Buck变换器工作原理介绍
221Buck变换器的基本工作原理
Buck变换器又称为降压变换器，串联稳压开关电源和三端开关型降压稳压
电源。其基本的原理结构图如图22所示。
IM1V1L1IL1
M1
IC1
Vdc
D1
C1
ID1
IOIsR1RL
R2
VO
误差放大器
VsEAVea
VrefVtr
反馈环路
PWM
VWM驱动电路
VG
Veaa
Vtr
Vdc
b
To

V1
0V
c
VWM
d
VG
图22Buck变换器的基本原理图
由上图可知，Buck变换器主要包括：开关元件M1，二极管D1，电感L1，
电容C1和反馈环路。而一般的反馈环路由四部分组成：采样网络，误差放大器
（ErrorAmplifier，EA），脉宽调制器（PulseWidthModulatio
，PWM）和驱动
电路。
为了便于对Buck变换器基本工作原理的分析，我们首先作以下几点合理的
假设1：
a、开关元件M1和二极管D1都是理想元件。它们可以快速的导通和关断，
且导通时压降为零，关断时漏电流为零；
b、电容和电感同样是理想元件。电感工作在线性区而未饱和时，寄生电阻
等于零。电容的等效串联电阻（Equivale
tSeriesResista
ce，ESR）和等效串联电
感（Equivale
tSeriesi
ducta
ce，ESL）等于零；
c、输出电压中的纹波电压和输出电压相比非常小，可以忽略不计。
d、采样网络R1和R2的阻抗很大，从而使得流经它们的电流可以忽略不计。
在以上假设的基础上，下面我们对Buck变换器的基本原理进行分析。
如图22所示，当开关元件M1导通时，电压V1与输出电压Vdc相等，晶
体管D1处于反向截至状态，电流ID10。电流IM1IL1流经电感L1，电流线性增加。经过电容C1滤波后，产生输出电流IO和输出电压VO。采样网络R1和R2对输出电压VO进行采样得到电压信号VS，并与参考电压Vref比较放大得到信号。
精品
f如图22（a）所示，信号Vea和线性上升的三角波信号Vtr比较。当VtrVea时，控制信号VWM和VG跳变为低，开关元件M1截至。此时，电感L1为了保持其电流IL1不变，电感L1中的磁场将改变电感L1两端的电压极性。这时二极管D1承受正向偏压，并有电流ID1流过，故称D1为续流二极管。若IL1IO时，电容C1处于放电状态，有利于输出电流IO和输出电压VO保持恒定。开关元件截至的状态一直保持到下一个周期的开始，当又一次满足条件VeaVtr时，开关元件M1再次导通，重复上面的过程。
仔细分析Buck变换器的原理图可知，它的反馈环路是一个负反馈环路。如图23所示，当输出电压VO升高时，电压VS升高，所以误差放大器的输出电压Vea降低。由于Vea的降低，使得三角波Vtr更早的达到比较电平，所以导通时间To
减小。因此，Buck变换器的输入能量r