BUCK電路的定義

　　BUCK電路是一種降壓斬波器，降壓變換器輸出電壓平均值Uo總是小于輸出電壓UD。

　　通常電感中的電流是否連續，取決于開關頻率、濾波電感L和電容C的數值。

　　BUCK也是DC-DC基本拓撲，或者稱為電路結構，是最基本的DC-DC電路之一，用直流到直流的降壓變換。

　　BUCK和BOOST使用的元件大部分相同，但是元件的組成卻不盡相同。

　　簡單的BUCK電路輸出的電壓不穩定，會受到負載和外部的干擾，當加入PID控制器，實現閉環控制。

　　可通過采樣環節得到PWM調制波，再與基準電壓進行比較，通過PID控制器得到反饋信號，與三角波進行比較，得到調制后的開關波形，將其作為開關信號，從而實現BUCK電路閉環PID控制系統。

　　BUCK電路的參數計算

　　電感的參數

　　電感的選擇要滿足直到輸出最小規定電流時，電感電流也保持連續。

　　在臨界不連續工作狀態時：

　　所以越大，進入不連續狀態時的電流就越小。

　　電容的參數

　　電容的選擇必須滿足輸出紋波的要求。

　　電容紋波的產生：

　　1. 電容產生的紋波： 相對很小，可以忽略不計；

　　2. 電容等效電感產生的紋波：在300KHZ~500KHZ以下可以忽略不計；

　　3. 電容等效電阻產生的紋波：與esr和流過電容電流成正比。為了減小紋波，就要讓esr盡量的小。

　　BUCK電路的結構

　　將快速通斷的晶體管置于輸入與輸出之間，通過調節通斷比例（占空比）來控制輸出直流電壓的平均值。該平均電壓由可調寬度的方波脈沖構成，方波脈沖的平均值就是直流輸出電壓。

　　Q導通：

　　輸入端電源通過開關管Q及電感器L對負載供電，并同時對電感器L充電。電感相當于一個恒流源，起傳遞能量作用。電容相當于恒壓源，在電路里起到濾波的作用。

　　Q閉合：

　　電感器L中儲存的能量通過續流二極管D形成的回路，對負載R繼續供電，從而保證了負載端獲得連續的電流。

　　從電路可以看出，電感L和電容C組成低通濾波器，此濾波器設計的原則是使us（t）的直流分量可以通過，而抑制us（t）的諧波分量通過；

　　電容上輸出電壓uo（t）就是us（t）的直流分量再附加微小紋波uripple（t）。

　　電路工作頻率很高，一個開關周期內電容充放電引起的紋波uripple（t）很小，相對于電容上輸出的直流電壓Uo有：電容上電壓宏觀上可以看作恒定。

　　電路穩態工作時，輸出電容上電壓由微小的紋波和較大的直流分量組成，宏觀上可以看作是恒定直流，這就是開關電路穩態分析中的小紋波近似原理。

　　一個周期內電容充電電荷高于放電電荷時，電容電壓升高，導致后面周期內充電電荷減小、放電電荷增加，使電容電壓上升速度減慢，這種過程的延續直至達到充放電平衡，此時電壓維持不變；

　　反之，如果一個周期內放電電荷高于充電電荷，將導致后面周期內充電電荷增加、放電電荷減小，使電容電壓下降速度減慢，這種過程的延續直至達到充放電平衡，最終維持電壓不變。

　　這種過程是電容上電壓調整的過渡過程，在電路穩態工作時，電路達到穩定平衡，電容上充放電也達到平衡，這是電路穩態工作時的一個普遍規律。

　　開關S置于1位時，電感電流增加，電感儲能；而當開關S置于2位時，電感電流減小，電感釋能。假定電流增加量大于電流減小量，則一個開關周期內電感上磁鏈增量為：

　　ΔΨ=L（Δi）>0

　　此增量將產生一個平均感應電勢：

　　u=ΔΨ/Τ>0

　　此電勢將減小電感電流的上升速度并同時降低電感電流的下降速度，最終將導致一個周期內電感電流平均增量為零；一個開關周期內電感上磁鏈增量小于零的狀況也一樣。

　　這種在穩態狀況下一個周期內電感電流平均增量（磁鏈平均增量）為零的現象稱為：電感伏秒平衡。這也是電力電子電路穩態運行時的又一個普遍規律。