细说Buck电路的工作波形

关于“Buck”为什么叫“Buck”

细说Buck【1】工作过程

Buck电路虽然是我们日常工作中经常用到的电路，因为其构造有多种情况，各个厂家有一些自己定义的命名，导致很多工程师理解上会有差异和错误。如前文所述，Buck电路分为同步Buck控制器和非同步Buck控制器，我们分别看下两种电路的各个环节的波形。

①非同步Buck电路

完整的非同步Buck电路如图5.9所示。

图5.9 非同步Buck典型电路

注意图中，字母标识位置。

我们先看功率路径（能量传递路径）的波形。首先输入的是一个直流电压Vin，电压稍微高一些，例如直流12V、24V、48V等等。最终输出的电压也是一个直流电压Vout，是我们最终生成的供电电压，例如直流5V、3.3V等。

开关管MOSFET在图中为Q1， Vin接在开关管的一端，波形如图5.10(a)所示。通过Q1导通和关断，在Phase点产生方波电压, 波形如图5.10(b)所示。控制开关管的控制信号保持周期值不变，通过调整占空比，控制通过Q1的导通时间Ton，通过控制导通时间控制高压的时间，来调整输出的能量。Q1导通时，Phase点电压为Vin（Q1导通时，理想状态我们可以认为Q1完全导通电阻为0），电感两端的电压分别为Vin和Vout，电流通过串接电感L1流入输出端。

Q1关断时，二极管参与电流回路，与电感串联，通过功率电流，为输出供电。电感L1会保持原来的电流方向，并且试图保持原来大小，成为了一个能量提供的器件，瞬间形成了一个反向电动势。电感右边的电压仍然是输出电压，电感的左边会从Vin瞬间变成一个负压。二极管从截止状态，变成正向导通状态，二极管的正端为0V（GND），它因为有正向导通压降，其负端的电压是一个负压。此时Phase点的电压也就变成了一个负压。

结合Q1开关的过程，我们可以发现Q1的Phase点电压波形是一个矩形波。

采样电阻R1和R2检测输出电压Vout，如图5.10（c），两个电阻分压后输出一个电压如图5.10（d）所示，并将其输入误差放大器（EA）与参考电压Vref进行比较，如图5.10（e）。被放大误差电压Vea被输入到脉冲调制器（电压比较器）中。这个比较器的另一个输入是周期为T的锯齿波如图5.10(f)所示，图中的案例为幅值3V。PWM电压比较器产生的矩形脉冲波。听从锯齿波的起点开始到锯齿波与误差放大器输出电压交点结束。因此PWM输出的脉冲宽度Ton与误差放大器EA输出的电压成正比，如图5.10(g)所示。

PWM脉冲输入到电流放大器（驱动器）并以负反馈方式控制开关管Q1的通断。

关于“Buck”为什么叫“Buck”

细说Buck【1】工作过程

本文以及后续相关的系列，会细说Buck电路的一些细节。

审核编辑：汤梓红