01、前言

大家好，我是磚一談芯。

本期文章給大家分享一下Buck電路的演變和工作原理。

在前幾天分享了一篇文章，關(guān)于原始的Buck電路模型（點(diǎn)擊藍(lán)字直達(dá)）：原始Buck電路的演變1，本期深入探討一下Buck電路的演變，如有不恰當(dāng)?shù)牡胤剑€請(qǐng)各位多多指教！

這個(gè)原始buck電路來(lái)說(shuō)，也能正常產(chǎn)生5V對(duì)吧，能直接使用嘛？

不能，限流電阻R1是耗能元件，有稍微大一點(diǎn)的電流流過(guò)就會(huì)產(chǎn)生損耗。

那么不加電阻R1的話(huà)，理想情況下效率是不是更高？

理論上可以做的非常高，但是對(duì)于控制回路來(lái)說(shuō)，要求非常高，控制電路的速度要求非?？觳判校珜?shí)際上所有的控制電路都不可能滿(mǎn)足這個(gè)條件。電容充電時(shí)間τ=RC，如果沒(méi)有電阻限流，線(xiàn)阻很小，電容不變，充電時(shí)間非?？?，電容上的非?？斓乃俣冗_(dá)到12V。

通過(guò)仿真可以看到，電容電壓高電平的波形很快到達(dá)12V。

那么電阻不能去掉，否則就不能限制電容充電速度了。

所以我們得出電阻R1有兩個(gè)作用：1、限制電容充電速度，2、耗能。

02、Buck電路升級(jí)

有沒(méi)有一種器件既能限制電流，又能實(shí)現(xiàn)無(wú)損耗？——電感

電感特性就是電流不能突變，也就是電流的變化是需要時(shí)間的，不能突變，即流過(guò)電感的電流受到限制，而且理想的電感是儲(chǔ)能元件，不耗能。

所以我們加上電感就有倆好處。

第一限流，保持了電阻限制電容充電速度的效果，這樣控制回路芯片要求低，控制速度就不需要特別快，電感電流不突變的特性解決電容電壓突變的問(wèn)題；

第二不耗能，解決了電阻耗能問(wèn)題，效率相對(duì)于電阻來(lái)說(shuō)更高。

加上1mH電感后仿真，可以看出電容上的電壓上升速度受到限制了。

但是電感特性有雙面性，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，電感回路上的電阻發(fā)生突變，會(huì)產(chǎn)生高壓，導(dǎo)致?lián)舸╅_(kāi)關(guān)。

原因是當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電感原先的回流路徑發(fā)生改變，電感上的能量無(wú)法釋放，極性發(fā)生改變，強(qiáng)制釋放給后級(jí)，導(dǎo)致?lián)p害開(kāi)關(guān)，我們采用一個(gè)二極管進(jìn)行續(xù)流。

開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電感回流路徑如下圖。

當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，電感極性發(fā)生改變，電感能量無(wú)處可去，強(qiáng)制釋放給開(kāi)關(guān)，造成開(kāi)關(guān)損壞。

下面我仿真一下開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)的波形。

通道B是測(cè)量開(kāi)關(guān)兩端電壓，我把開(kāi)關(guān)斷開(kāi)幾次，可以看出，50V/格，占了將近3格，也就是將近150V高壓疊加在開(kāi)關(guān)上，很容易把開(kāi)關(guān)損壞，如果開(kāi)關(guān)管是MOS管的話(huà)，更容易損壞。

所以加上續(xù)流二極管很有必要。

通過(guò)加上續(xù)流二極管，反復(fù)開(kāi)關(guān)發(fā)現(xiàn)，開(kāi)關(guān)兩端電壓明顯降低，大概在50V，降低了三分之二電壓應(yīng)力。

最終，我們得到了Buck電路。

03、總結(jié)

（1）電感作用：利用電感電流不能突變的特性限制電流，限制電容充電速度，降低控制電路對(duì)于速度的要求，同時(shí)解決之前電阻的耗能問(wèn)題。

（2）二極管作用：開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，導(dǎo)致電感電流反向，能量強(qiáng)制釋放給開(kāi)關(guān)，容易導(dǎo)致開(kāi)關(guān)損壞，所以加上二極管進(jìn)行電感電流的續(xù)流。

（3）電容作用：將電壓穩(wěn)定在目標(biāo)電壓值。

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