什么是降壓轉換器？

降壓轉換器（Buck Converter）也稱為降壓穩壓器或降壓模塊，是一種電力電子設備，用于將高電壓轉換為低電壓。它的主要作用是將輸入電壓降低到所需的輸出電壓，以供給負載使用。降壓轉換器廣泛應用于各種領域，如電子設備、通信設備、汽車電子、工業自動化等。

降壓轉換器的原理基于電感和開關管的工作原理。通過控制開關管的通斷，使電感儲存能量，然后通過電容器將能量輸出，實現電壓的降低。這種轉換器也被稱為降壓開關轉換器，因為它是一種電壓輸出低于電壓輸入的開關轉換器。

降壓轉換器通常至少包含兩個半導體元件（如二極管和晶體管）和一個儲能元件（如電容器或電感器）。在輸出端和輸入端，還可能會加上以電容器為主的濾波器，以降低電壓漣波。

降壓轉換器的工作原理

降壓轉換器是一種輸出電壓低于輸入電壓的開關轉換器。也稱為降壓開關轉換器。降壓轉換器只有四個主要部件。它們分別是開關管（下圖中的Q1）、二極管（下圖中的D1）、電感器（下圖中的L1）和電容濾波器（下圖中的C1）。輸入電壓 VIN 必須高于輸出電壓 VOUT 才能成為降壓轉換器。

降壓轉換器充當電壓調節器，但利用 BJT、MOSFET 或 IGBT 等半導體部件的開關動作。 Q1將不斷地開關，D1充當續流二極管，L1將充放電能量，而C1將存儲能量。降壓穩壓??器是一種低損耗穩壓器，如果設計得當，效率可達 90% 以上。

降壓轉換器的電路原理

上圖顯示了一個非常基本的降壓轉換器電路。要了解降壓轉換器的工作原理，我將把電路分為兩種情況。晶體管導通時的第一個條件，晶體管關閉時的下一個條件。

1、晶體管開啟狀態

在這種情況下，我們可以看到二極管處于開路狀態，因為它處于反向偏置狀態。在這種情況下，一些初始電流將開始流過負載，但電流受到電感器的限制，因此電感器也開始逐漸充電。（關注不迷路-電路一點通）因此，在電路導通期間，電容器會逐個周期地建立充電，并且該電壓會反映在負載上。

2、晶體管關閉狀態

當晶體管處于關閉狀態時，存儲在電感器 L1 中的能量會崩潰并通過二極管 D1 流回，如帶箭頭的電路所示。在這種情況下，電感兩端的電壓極性相反，因此二極管處于正向偏置狀態?，F在，由于電感器的磁場坍塌，電流繼續流過負載，直到電感器電量耗盡。所有這些都發生在晶體管處于關閉狀態時。

在電感幾乎耗盡存儲能量的一段時間后，負載電壓再次開始下降，在這種情況下，電容器C1成為主要電流源，電容器在那里保持電流流動，直到下一個周期開始再次。

現在通過改變開關頻率和開關時間，我們可以從降壓轉換器獲得從 0 到 Vin 的任何輸出。

降壓轉換器的工作模式

降壓轉換器可以在兩種不同的模式下運行。連續模式或間斷模式。

1、降壓轉換器的連續模式

在連續模式下，電感器永遠不會完全放電，充電周期在電感器部分放電時開始。

在上圖中，我們可以看到，當開關導通時，電感電流 (iI) 線性增加，然后當開關斷開時，電感開始減小，但開關再次導通，同時電感部分放電。這是連續操作模式。

2、降壓轉換器不連續模式

不連續模式與連續模式略有不同。在斷續模式下，電感器在開始新的充電周期之前完全放電。在開關打開之前，電感器將完全放電至零。

在間斷模式下，如上圖所示，當開關導通時，電感電流 (il) 線性增加，然后當開關斷開時，電感開始減小，但開關僅在電感電流之后才導通。完全放電，電感電流完全為零。這是不連續操作模式。在此操作中，流過電感器的電流不連續。