Buck电路的拓扑结构及工作原理

常见的电子产品中，通常需要用到12V以下的电压，如5V、3.3V、1.8V等，这就需要用到二次降压，直流降压的方式主要有LDO和BUCK两种方式，采用LDO的方式缺点是发热量大，电流小，效率有限、带载有限，所以对于输入输出压差较大，电流需求较大的系统就需要采用BUCK电路来降压供电。

Buck是直流转直流的降压电路。

Buck电路的拓扑结构

Buck电路拓扑结构

工作原理是：MOS管做为开关，开关频率够高，此电路就可以输出稳定的电压。

当驱动为高电平时，MOS管导通，储能电感充电，流经电感的电流线性增加，同时给电容C1充电，给负载RL提供能量，如下图：

MOS管导通状态

当驱动为低电平时，MOS管关断，储能电感通过负载和续流二极管放电，电感电流线性减少，输出电压靠输出滤波电容放电和减小的电感电流同时维持。

MOS管截止状态

下面将列出一个实际电路来具体说明工作过程。
 

MP2451典型应用电路

MP2451 是一款集成了内部高端高压MOSFET的高频（2MHz）降压开关调节器。 3.3V 至36V 的宽输入范围，采用电流控制模式，为快速环路响应提供单一的0.6A（或更少）高效输出。

MP2451在电路主要是起开关作用。

电路输出电压的根据公式计算：VOUT=0.8*（1+R2/R1）。

输出电压大小计算

FB引脚为反馈脚，由电阻R1,R2比值来决定输出电压的大小。

EN为低电平或悬空，关闭输出；为1.55-7.5v之间，开启输出。EN最大电流为100μA。R3、R4为分压电阻。

在BST和SW之间需要接一个电容C4为自举电容。

MP2451芯片内部结构为：

MP2451内部

电路工作时，C4的自举作用较为关键。

MOS管关断时：

电感泄放能量，VIN与SW差值增大，为C4最佳充电时期，当电感中没有电流时，SW等于输出电压VOUT，因此，VIN与SW的差值可以给C4充电。

C4充电

MOS管导通时：

假如没有自举电容C4情况下，VIN约等于SW，Q的g极也为VIN，Vgs

无自举电容

当有C4的存在时，电容两端电压差不能突变，A点电位变为VIN+5v。Vgs依然是5v，大于Vth，可以让Q持续导通。

C4自举