电源电路BUCK工作原理
1、buck电路的定义
buck电路是一种基于电感储能原理的dc-dc变换器，其涉及到物理中的电磁感应和电能转换的基本原理。在buck电路中，通过控制输入占空比可变的pwm波切换开关管的导通和断开状态，将输入电源提供的直流电压转换为可调的低电压输出，从而满足不同电路的供电需求。
2、基本拓扑结构
在buck电路中，开关管周期性地开关，使电感储存能量并将其传递到负载。buck电路的输出电压与输入电压和开关管的占空比有关。具体来说，当开关管关闭时，电感中的电流会继续流动，并产生反向电动势，使输出电压增加。当开关管打开时，电感中的电流会继续流动，并产生正向电动势，使输出电压降低。通过调整开关管的占空比，可以控制输出电压。
buck电路的输出电压与输入电压和开关管的占空比有关。输出电压可以使用以下公式计算：
vout=vin×d
其中 vout 是输出电压，vin 是输入电压，d 是开关管的占空比。开关管的占空比可以通过控制开关管的导通时间和截止时间来实现。
1）电感电流的三种工作模式
(1) 电感的工作模式有三种，分别是连续导通模式（ccm）、临界导通模式（bcm）和非连续导通模式（dcm）。
(2) 在ccm模式下，电感电流不会到0，意味着在开关周期内电感磁通从不回到0，功率管闭合时，线圈中还有电流流过。在dcm模式下，电感电流总会到0，意味着电感被适当地“复位”，即功率开关闭合时，电感电流为零。在bcm模式下，电感的导通时间和磁场变化情况介于ccm和dcm之间342.
(3) 以上三种模式的区别在于电感的导通时间和磁场变化情况。在ccm模式下，电感电流从不会到0，意味着在开关周期内电感磁通从不回到0，功率管闭合时，线圈中还有电流流过。在dcm模式下，电感电流总会到0，意味着电感被适当地“复位”，即功率开关闭合时，电感电流为零。在bcm模式下，电感的导通时间和磁场变化情况介于ccm和dcm之间342. (4) 如何选择合适的工作模式
① 选择合适的电感工作模式需要考虑多个因素，例如电路的负载、输入电压、输出电压、开关频率等。在实际应用中，通常需要根据具体的电路参数进行选择。
② 如果需要在高负载情况下工作，连续导通模式（ccm）是一个不错的选择。在ccm模式下，电感电流从不会到0，意味着在开关周期内电感磁通从不回到0，功率管闭合时，线圈中还有电流流过。如果需要在低负载情况下工作，断续导通模式（dcm）是一个更好的选择。在dcm模式下，电感电流总会到0，意味着电感被适当地“复位”，即功率开关闭合时，电感电流为零。如果需要在中等负载情况下工作，则可以考虑使用临界导通模式（bcm），该模式下的导通时间和磁场变化情况介于ccm和dcm之间。
3、工作原理
开关s将输入电压vin斩波成pwm波，再通过lc滤波器输出直流电压vout,调整pwm波的占空比，即可得到不同的输出电压。vout =vin *d
环路： a. 环路一，开关闭合时的电流路径；环路二，开关断开时的电流路径（经过续流二极管的回路）。闭合环路，变化的电流产生磁场，为了降低emc，设计pcb时，环路设计应该尽量小，同时，不要干扰了模拟电路，比如反馈回路、增益补偿、软启动、使能电路等。
b. 为了降低功耗，提高降压效率，功率电感应该选取低dcr的，饱和电流为平均电流的4/3（经验值）；续流二极管d选取肖特基二极管，或选择同步降压ic（将mos作为续流二极管）
c. 为了降低输出纹波，电感、电容需要选择合适的值，一般datasheet有推荐，电感值越大，相对纹波越小，但是，由于电感阻碍电流变化，导致响应负载的速度变慢；电容一般选用铝电解电容与陶瓷电容（低esr)的组合；高度有限制或对成本不敏感时，可以选择钽电容，钽电容温度特性好，低esr,寿命长，但成本高，耐压差(耐压最好选择大于2倍的输出电压)
4、常用型号
ti：德州仪器（texas instruments）是一家知名的半导体公司，提供各种类型的buck芯片，例如lm2675、lm2677、lm2679等。
adi：adi（analog devices inc.）是一家知名的半导体公司，提供各种类型的buck芯片，例如adp2384、adp2385、adp2386等。
st：意法半导体（stmicroelectronics）是一家知名的半导体公司，提供各种类型的buck芯片，例如l7987、l7986、l7985等。
on：安森美半导体（on semiconductor）是一家知名的半导体公司，提供各种类型的buck芯片，例如ncp3065、ncp3066、ncp3067等。
5、选型依据
选取buck电路芯片需要考虑多个因素，例如输入电压、输出电压、输出电流、开关频率、效率、尺寸等。以下是一些选型时需要考虑的因素：
输入电压和输出电压：需要根据电路的需求选择合适的输入电压和输出电压。通常，芯片的输入电压范围应该比实际输入电压范围宽一些。
输出电流：需要根据负载的需求选择合适的输出电流。通常，芯片的最大输出电流应该比实际输出电流大一些。
开关频率：需要根据应用场景选择合适的开关频率。通常，开关频率越高，芯片的效率越高，但是芯片的成本也会相应增加。
效率：需要选择高效率的芯片，以减少功耗和热量。通常，芯片的效率越高，发热越少。
尺寸：需要根据应用场景选择合适尺寸的芯片。通常，尺寸越小，芯片的成本越高。
其他一些情况如功耗等。
6、应用场景
电源：buck电路可以用于各种类型的电源，例如笔记本电脑电源、手机充电器、led驱动器等。
汽车电子：buck电路可以用于汽车电子中，例如汽车音响、车载充电器等。
工业控制：buck电路可以用于工业控制中，例如plc、伺服驱动器等。
通信设备：buck电路可以用于通信设备中，例如路由器、交换机等。
led照明：buck电路可以用于led照明中，例如led灯带、led灯泡等。
7、应用电路
1）、mp1584
2）tps54331
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2、基本拓扑结构
在buck电路中，开关管周期性地开关，使电感储存能量并将其传递到负载。buck电路的输出电压与输入电压和开关管的占空比有关。具体来说，当开关管关闭时，电感中的电流会继续流动，并产生反向电动势，使输出电压增加。当开关管打开时，电感中的电流会继续流动，并产生正向电动势，使输出电压降低。通过调整开关管的占空比，可以控制输出电压。
buck电路的输出电压与输入电压和开关管的占空比有关。输出电压可以使用以下公式计算：
vout=vin×d
其中 vout 是输出电压，vin 是输入电压，d 是开关管的占空比。开关管的占空比可以通过控制开关管的导通时间和截止时间来实现。
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(2) 在ccm模式下，电感电流不会到0，意味着在开关周期内电感磁通从不回到0，功率管闭合时，线圈中还有电流流过。在dcm模式下，电感电流总会到0，意味着电感被适当地“复位”，即功率开关闭合时，电感电流为零。在bcm模式下，电感的导通时间和磁场变化情况介于ccm和dcm之间342.
(3) 以上三种模式的区别在于电感的导通时间和磁场变化情况。在ccm模式下，电感电流从不会到0，意味着在开关周期内电感磁通从不回到0，功率管闭合时，线圈中还有电流流过。在dcm模式下，电感电流总会到0，意味着电感被适当地“复位”，即功率开关闭合时，电感电流为零。在bcm模式下，电感的导通时间和磁场变化情况介于ccm和dcm之间342. (4) 如何选择合适的工作模式
① 选择合适的电感工作模式需要考虑多个因素，例如电路的负载、输入电压、输出电压、开关频率等。在实际应用中，通常需要根据具体的电路参数进行选择。
② 如果需要在高负载情况下工作，连续导通模式（ccm）是一个不错的选择。在ccm模式下，电感电流从不会到0，意味着在开关周期内电感磁通从不回到0，功率管闭合时，线圈中还有电流流过。如果需要在低负载情况下工作，断续导通模式（dcm）是一个更好的选择。在dcm模式下，电感电流总会到0，意味着电感被适当地“复位”，即功率开关闭合时，电感电流为零。如果需要在中等负载情况下工作，则可以考虑使用临界导通模式（bcm），该模式下的导通时间和磁场变化情况介于ccm和dcm之间。
3、工作原理
开关s将输入电压vin斩波成pwm波，再通过lc滤波器输出直流电压vout,调整pwm波的占空比，即可得到不同的输出电压。vout =vin *d
环路： a. 环路一，开关闭合时的电流路径；环路二，开关断开时的电流路径（经过续流二极管的回路）。闭合环路，变化的电流产生磁场，为了降低emc，设计pcb时，环路设计应该尽量小，同时，不要干扰了模拟电路，比如反馈回路、增益补偿、软启动、使能电路等。
b. 为了降低功耗，提高降压效率，功率电感应该选取低dcr的，饱和电流为平均电流的4/3（经验值）；续流二极管d选取肖特基二极管，或选择同步降压ic（将mos作为续流二极管）
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输入电压和输出电压：需要根据电路的需求选择合适的输入电压和输出电压。通常，芯片的输入电压范围应该比实际输入电压范围宽一些。
输出电流：需要根据负载的需求选择合适的输出电流。通常，芯片的最大输出电流应该比实际输出电流大一些。
开关频率：需要根据应用场景选择合适的开关频率。通常，开关频率越高，芯片的效率越高，但是芯片的成本也会相应增加。
效率：需要选择高效率的芯片，以减少功耗和热量。通常，芯片的效率越高，发热越少。
尺寸：需要根据应用场景选择合适尺寸的芯片。通常，尺寸越小，芯片的成本越高。
其他一些情况如功耗等。
6、应用场景
电源：buck电路可以用于各种类型的电源，例如笔记本电脑电源、手机充电器、led驱动器等。
汽车电子：buck电路可以用于汽车电子中，例如汽车音响、车载充电器等。
工业控制：buck电路可以用于工业控制中，例如plc、伺服驱动器等。
通信设备：buck电路可以用于通信设备中，例如路由器、交换机等。
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