DCDC拓撲之一BUCK電路,是一種降壓類型電路,用途非常廣泛,拓撲圖如下,主要元器件包括開關管、電感、續流二極管、濾波電容。控制開關管導通與關閉實現電源降壓,這是異步BUCK,如果把二極管更換為開關管,則是同步BUCK,同步BUCK發熱量小效率高。


開關管導通電流流動如下圖所示,這時二極管反向截止,輸入電源給負載提供電流,同時為電感和電容儲存能量。

開關管關閉電流流動如下圖所示,這時二極管正向導通,開關管關閉,輸入電源不能為負載供電,負載由電感和電容提供電能。

根據一個開關周期內電感的電流是否連續,BUCK電路分為三種工作模式:連續模式(CCM)、臨界模式(BCM)、斷續模式(DCM),如下圖所示:
連續模式:整個開關周期內電流一直流動,不中斷。
臨界模式:開關周期結束時,電感電流恰好為0
斷續模式:開關周期還未結束,電感電流降為0,直至下一個周期。

隨手找了個帶此類電路的板子,測量一下,這個DCDC芯片是圣邦的片子,這個同步類型片子功率蠻大的,電源設計從8V電壓降到5V,輸出電流能達到1.5A。手里沒有測試電流儀表,使用示波器測量電壓間接觀察一下。

先測試一下空載,實際上不是,隨手抓的板子,上面有其他電路,耗電約幾十mA,不過影響不大。以下圖片中黃色波形是5V輸出電源紋波,藍色波形是SW管腳波形。

空載時開關管三四十微妙開關一次,放大后波形如下,上面開關管導通了500ns后關閉,下面的開關管導通SW下降為0電位,電感電流下降到0之后SW出現振蕩,最終穩定在5V和輸出電壓相同。

使用電子負載增加50mA,相比空載空閑期縮短了,如下圖。

負載增加到100mA

電子負載增加到200mA

負載從50mA,增加到280mA,這個片子一直在縮短空閑時間,來保持輸出電壓穩定。上管導通時間幾乎沒有變化500ns左右。

負載增加到500mA,部分周期內振蕩消失,這就應該是BCM臨界模式。隨著負載增加,這個片子中上管導通時間增加到了800ns左右,開始延長導通時間增加輸出能力。

負載增加到600mA,振蕩全部消失,進入CCM連續模式。上管導通時間增還是800ns左右

以下是負載增加到1000mA以及1500mA的截圖,除了輸出紋波變大了,SW波形變化不明顯。上管導通時間增還是800ns左右。


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