在之前的第一期buck電路原理中，簡(jiǎn)單介紹了一下buck電路的基本原理和電感電流的計(jì)算方式。今天來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下buck電路的波形。

1、波形講解

如下圖這是buck電路的電路波形

在上圖中，缺少一個(gè)波形應(yīng)該是開(kāi)關(guān)管的PWM波Vgs，波形與第一個(gè)波形Vce波形是邏輯相反的。即Vce為高時(shí)，Vgs為低，反則反之。

由原理圖與波形圖結(jié)合可以看出：

a、波形圖第一個(gè)波形為Vce，當(dāng)Vce為低時(shí)，此時(shí)開(kāi)關(guān)管T為導(dǎo)通狀態(tài)，即缺失的PWM波形Vgs為高。此時(shí)在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，理想狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)管壓降為0，但是實(shí)際會(huì)有一定的壓降加在開(kāi)關(guān)管T身上，因此會(huì)出現(xiàn)一個(gè)損耗電壓，波形中稱之為Vsat。在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，此時(shí)電源電壓Vin全部加在開(kāi)關(guān)管上，并且在電源續(xù)流時(shí)，續(xù)流二極管下正上負(fù)產(chǎn)生了一定的壓降，此時(shí)開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極電壓相對(duì)于輸入電壓負(fù)極來(lái)說(shuō)，低了一個(gè)續(xù)流二極管壓降。開(kāi)關(guān)管集電極電壓與Vin電壓相等。因此Vce電壓在關(guān)斷時(shí)，最大承受電壓為Vin+Vf。

b、 第二個(gè)波形為續(xù)流二極管兩端電壓。但開(kāi)關(guān)管開(kāi)通時(shí)，除去開(kāi)關(guān)管T所占的損耗Vsat，E點(diǎn)的電壓就為Vin-Vsat。因此在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，續(xù)流二極管承受電壓上正下負(fù)，反向耐壓值為Vin-Vsat。在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，續(xù)流二極管導(dǎo)通，此時(shí)續(xù)流二極管承受電壓上負(fù)下正，耐壓值為續(xù)流二極管導(dǎo)通電壓，值為Vf，但由于規(guī)定電流方向，因此此時(shí)電壓值為負(fù)，即為-Vf。

c、 第三個(gè)波形流經(jīng)開(kāi)關(guān)管的電流，從原理圖中可以發(fā)現(xiàn)，只有在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，開(kāi)關(guān)管才有電流流過(guò)，此時(shí)開(kāi)關(guān)管串聯(lián)電感，因此開(kāi)關(guān)管電流的變化與電感的電流變曲率相同。在關(guān)斷時(shí)，直接切斷開(kāi)關(guān)管在電路中的回路，因此在關(guān)斷時(shí)電流為0。

d、 第四個(gè)波形為續(xù)流二極管的電流波形，同第三個(gè)波形原理。只有在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)與電感串聯(lián)在電路中，電流變化與電感電流曲率相同。開(kāi)關(guān)管開(kāi)通時(shí)，續(xù)流二極管截止不導(dǎo)通，無(wú)電流流過(guò)。

e、 第五個(gè)波形為電感電流波形。在上一期buck電路原理(一)中，我們提到了 “伏秒積平衡” 這個(gè)概念。也就是要保證導(dǎo)通期間電感電流的增加量和關(guān)斷期間的電感電流的減小量保持一致的，這樣才能夠保證電路工作穩(wěn)定。因此在第五個(gè)波形的中間橫線為電流的 Iout=Iavg=(Imax+Imin)/2。

f、最后的第六個(gè)波形與第七個(gè)波形就是電容的電流與電壓的變化波形。這里需要先弄清楚電容是起濾波作用的。電容在進(jìn)行充放電時(shí)其中的電流是與電感電流變化相同的，只是電流大小不同。開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，其兩端電壓在充電時(shí)是緩慢上升的。在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，后級(jí)負(fù)載需要電感供能，同時(shí)電容要穩(wěn)定輸出電壓。所以或有微微的下降。但是輸出電壓平均值在理想狀態(tài)下一定是設(shè)計(jì)的電壓輸出值Vout。