Buck变换器原理

　　Buck变换器又称降压变换器、串联开关稳压电源、三端开关型降压稳压器。

1.线路组成

　　图1（a）所示为由单刀双掷开关S、电感元件L和电容C组成的Buck变换器电路图。图1(b)所示为由以占空比D工作的晶体管T_r、二极管D₁、电感L、电容C组成的Buck变换器电路图。电路完成把直流电压V_s转换成直流电压V_o的功能。

图１　Buck变换器电路

2.工作原理

　　当开关S在位置a时，有图2 (a)所示的电流流过电感线圈L，电流线性增加，在负载R上流过电流I_o，两端输出电压V_o，极性上正下负。当i_s>I_o时，电容在充电状态。这时二极管D₁承受反向电压；经时间D₁T_s后（，t_on为S在a位时间，T_s是周期），当开关S在b位时，如图2（b）所示，由于线圈L中的磁场将改变线圈L两端的电压极性，以保持其电流i_L不变。负载R两端电压仍是上正下负。在i_L<I_o时，电容处在放电状态，有利于维持I_o、V_o不变。这时二极管D₁，承受正向偏压为电流i_L构成通路，故称D₁为续流二极管。由于变换器输出电压V_o小于电源电压V_s，故称它为降压变换器。工作中输入电流is，在开关闭合时，i_s>0，开关打开时，i_s=0，故i_s是脉动的，但输出电流I_o，在L、D₁、C作用下却是连续的，平稳的。

图２　Buck变换器电路工作过程