Buck變換器（Buck Converter）是一種直流電源轉換器，常用于減小直流電壓，或將高電壓直流電源轉換成低電壓。Buck變換器已經被廣泛應用于電子設備領域，如計算機、手機和其他便攜式設備中的電源管理電路。

Buck變換器的工作原理主要是利用一個開關器件，如MOSFET管或開關二極管，以及電感和電容等被動元件來實現電源的轉換。在Buck變換器中，開關器件用于在輸入電源和電感之間快速切換，從而產生高頻脈沖信號。電感的作用是通過電磁感應作用來實現電流平滑控制。電容則用于過濾電壓波動，以及在開關關閉時為負載提供電流。

Buck變換器的基本結構和工作原理可以用圖形表示。圖中所示為一個標準的Buck變換器電路圖：


在Buck變換器中，開關器件可以是MOSFET管或開關二極管。在電路圖中，MOSFET管被用于開關器件。我們分兩種情況討論：

開關器件關閉時：

在Buck變換器中，當MOSFET管關閉時，電流從電源通過電感、二極管和電容元件流向負載。在這種情況下，電感的作用是限制流過負載的電流，并在AWG中儲存電能。當電流增加、減小或反向時，由于電感的自感性，電感儲存器會產生反電勢，使電流變得平滑和可控。此時，電容器的作用就是過濾掉負載上的任何電壓偏差，以使負載獲取干凈、穩定的直流電源。

開關器件開啟時：

當MOSFET管開啟時，電流從電源流入電感和MOSFET管，然后通過負載以及電容和二極管流回電源。此時，電感器的磁場開始崩塌，并將儲存的能量放回電路。同時，二極管也起到了保護電路的作用，以避免電流反向流入電源和負載。同樣，電容器起到了過濾電壓偏差的作用，以保證負載獲得充足的電源電流。

Buck變換器采用PWM調制技術，因此可以精確地控制開關器件的開閉時間。根據PWM的工作原理，在控制器中進行比較，將輸入電壓與基準電壓進行比較，當達到一定閾值時，就會切換開關器件，從而實現電源的轉換。控制器可以監測輸出電壓并對其進行反饋，以確保輸出電壓始終保持在所需范圍內。此外，由于采用高頻開關技術，Buck變換器可以更小、更輕和更具效率。

Buck變換器的優點：

1. 壓降小：Buck變換器工作原理使其輸出電壓小于輸入電壓。由于工作原理，Buck變換器可以實現負載與輸入電源之間的最小電壓差，從而減少功率損耗。

2. 高效：Buck變換器可以實現高效的能量轉換，因為它是通過開/關中斷電源來轉換能量的，其中功耗是由電流和電阻之間的能量損失產生的。

3. 穩定性：Buck變換器可以通過反饋機制確保輸出電壓穩定，從而保證負載正常工作。

4. 成本低：Buck變換器電路相對簡單，由少量的元件構成，因此可以實現更低的制造成本。

總的來說，Buck變換器是一種非常實用的電源轉換器，可以將輸入電源轉換成所需的輸出電源電壓。它不僅效率高，而且成本低、穩定性好，因此被廣泛應用于各種電子設備中。