BUCK電源案例之三角波原理

我們確定了Buck拓撲中器件的的參數，如圖一示，接下來分析一下Nmos管NO和OFF時電路的狀態，當N管導通時，S端的電壓為30V，而Vgs閾值電壓是3V，那也就是說需要G點的電壓達到33V，N管才會導通，那輸入電壓才是30V哪里來的33V呢，如果再做一個升壓電路或者其他方式得到一個33V電壓那是不是成本會升高，這不是我們追求的，所以需要另想辦法來解決這個問題，來看一下N管的閾值電壓是3V那也就是說Vgs壓差到達3V就可以，注意的這里說的是壓差，不是對地壓降，那我們是不是可以把S端作為N管導通的“地”呢，在這里的地不是真正的地只是一個參考地，那來看一下圖二示用AGND表示。

（▲圖一）

（▲圖二）

那是不是N管的前級驅動電路都要踩在這個AGND上才可以，為什么這樣說呢，來看一下，假設有個一占空比40%的方波，高電平12V低電平0V,踩在絕對地上，接在G端，初始上電Vgs>3V,N管導通，通過電感給電容充電，但是N管一但導通，S端的電壓就會瞬間上升到30V，此時Vgs<3v，N管關斷，因為ON時，給輸出電容充的有電，那OFF時就會產生續流回路，S端會是-0.7V電壓，此時Vgs>3V,N管會再次導通，如此周而復始，MOS管無法正常導通，輸出電壓也無法達到要求,而且這個過程中MOS管處于放大狀態，極易損壞，所以想要MOS管持續穩定導通，需要滿足Vgs≥3V，所以需要以S端為地，踩在S端需要G端電壓根據S端電壓變化而變化，那我們來看一下圖三示，一個小船攜帶12V的電壓漂浮在海平面上與海平面形成12V壓差。

（▲圖三）

當海平面的海水發生變化潮起潮落時如圖四示，小船的高度也會隨之發生改變，但是小船和海平面始終保持12V壓差，那回到我們電路中來什么器件能儲存電壓，是不是電容呢？

（▲圖四）

接下來看看這個電容該怎么接,踩在S端隨波逐流如圖五示，這個電容就是自舉電容,只有這樣當MOS管導通時，S端為1V時，G端為13V,S端為5V時，G端為17V,S端為30V時，G端為42V,也就是說需要G端電壓跟隨S端電壓變化而變化。

（▲圖五）

我們確定了Buck拓撲中器件的的參數知道MOS管的導通條件，接下來看看前級驅動電路該怎么設計，之間分析Buck拓撲的時候說過，開關需要按照周期性的通斷才能保證電感不飽和、不損壞，那這個PWM的波形該怎么實現呢？

PWM波實際上也叫方波，是一個數字輸出，只有高低兩個狀態，那能輸出高低電平的器件是什么呢？是不是比較器啊，比較器輸出是一個方波那比較器的輸入是什么呢？

比如說比較器輸出高時，那是不是正輸入端高于負輸入端，如果比較器的正輸入端電平可以移動，那是不是可以改變比較器輸出高電平的時間，那來看一下比較器的負輸入端，輸出是PWM波，那輸入肯定有一個周期性的波形，不然無法輸出有周期性的波形，那周期性的波形有哪些呢，方波、三角波、鋸齒波、正弦波等等，那這幾種波形哪個相對來說更好做是不是三角波更容易一些。

如何得到三角波

我們BUCK的占空比是40%是一定的，那也就是說三角波的頻率也是一定的，那想要三角波頻率一定需要怎么做呢？我們來看下圖六示，第一個波和第二個波的斜率是相同的但是幅值不同，頻率也會不同，看一下第一個和第三個波形幅值相同，斜率不同，頻率也不相同，所以得出一個結論，想要頻率一定的話需要保證幅值、斜率都是相同的，這樣才能才能保證頻率是相同的，如圖七示，那可以用什么器件實現呢？