Buck電路，也稱為降壓電路，是一種直流-直流（DC-DC）轉(zhuǎn)換器，其主要功能是將較高的輸入電壓轉(zhuǎn)換為較低的輸出電壓。這種電路在現(xiàn)代電子設(shè)備中非常常見，尤其是在需要從高電壓電源獲取低電壓輸出的應(yīng)用場(chǎng)景中，如手機(jī)、筆記本電腦等便攜式設(shè)備的電池供電系統(tǒng)。本文將詳細(xì)解釋Buck模式下的電路工作原理。

Buck電路的基本組成

一個(gè)基本的Buck電路包括以下幾個(gè)核心元件：

開關(guān)元件：通常是MOSFET，負(fù)責(zé)周期性地導(dǎo)通和截止，控制電能的傳輸。

儲(chǔ)能電感：在MOSFET導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存能量，并在MOSFET截止時(shí)釋放能量，以維持輸出電壓的穩(wěn)定。

二極管或肖特基二極管：當(dāng)MOSFET截止時(shí)，二極管導(dǎo)通，允許電感中的能量繼續(xù)流向輸出端，維持輸出電壓。

輸出電容器：用于平滑輸出電壓，減少電壓波動(dòng)。

Buck電路的工作原理

Buck電路的工作原理基于PWM（脈沖寬度調(diào)制）技術(shù)，其工作過(guò)程可以分為兩個(gè)階段：開關(guān)管導(dǎo)通狀態(tài)和開關(guān)管關(guān)閉狀態(tài)。

開關(guān)管導(dǎo)通狀態(tài)

當(dāng)MOSFET導(dǎo)通時(shí)，輸入電源的電壓被傳遞到電感元件上，并產(chǎn)生儲(chǔ)存能量的磁場(chǎng)。此時(shí)，電容元件也開始儲(chǔ)存電荷。

電感中的電流線性增加，同時(shí)給電容充電，為負(fù)載提供能量。

開關(guān)管關(guān)閉狀態(tài)

當(dāng)MOSFET關(guān)閉時(shí)，電感元件釋放儲(chǔ)存的能量。通過(guò)電感元件的變化磁場(chǎng)，電流在電容元件和負(fù)載間形成一個(gè)回路。

輸出電壓由電感元件、電容元件和負(fù)載共同維持。

控制機(jī)制

控制電路根據(jù)反饋信號(hào)監(jiān)測(cè)輸出電壓的變化，并調(diào)整PWM信號(hào)。PWM信號(hào)控制MOSFET的開關(guān)頻率和占空比，以維持輸出電壓在設(shè)定值范圍內(nèi)。

穩(wěn)壓功能

通過(guò)不斷調(diào)整PWM信號(hào)，控制電路使得輸出電壓保持穩(wěn)定。當(dāng)輸出電壓超過(guò)設(shè)定值時(shí)，PWM信號(hào)會(huì)減小，降低占空比；反之，當(dāng)輸出電壓低于設(shè)定值時(shí)，PWM信號(hào)增加，增加占空比。

Buck電路的工作模式

Buck電路的工作模式主要包括連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）、非連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）和邊界導(dǎo)通模式（BCM）。

CCM（Continuous Conduction Mode）：在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，電感電流從不會(huì)到0，電感磁通從不回到0。

DCM（Discontinuous Conduction Mode）：在開關(guān)周期內(nèi)，電感電流總會(huì)回到0，意味著電感被適當(dāng)?shù)亍皬?fù)位”。

BCM（Boundary Conduction Mode）：控制器監(jiān)控電感電流，一旦檢測(cè)到電流等于0，功率開關(guān)立即閉合。

結(jié)論

Buck電路通過(guò)PWM控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了輸入電壓到輸出電壓的高效轉(zhuǎn)換。通過(guò)調(diào)整開關(guān)管的占空比，可以精確控制輸出電壓，滿足不同負(fù)載的需求。Buck電路的三種工作模式使其能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)高效能量轉(zhuǎn)換和穩(wěn)定的電壓輸出。