Buck电路电感感量计算.pdf

Buck电路，也称为降压转换器，是一种用于将高电压转换为电子设备所需低压的电源变换器。在许多电子设备中，如5V、12V、24V等，不能直接使用市电整流后的高压直流电，因此需要通过转换器将其转化为适合设备的电压。Buck电路因其高效、体积小以及在不同负载下稳定输出的特性而被广泛应用。 Buck电路主要由开关管Q1、二极管D1、储能电感L1和输出滤波电容C1构成。工作时，Q1导通时，电流从输入端正向流过Q1、L1，再通过负载返回到输入的负极，形成回路1。在这一过程中，根据KVL（基尔霍夫电压定律），电感L1两端的电压是Vin - Vo，忽略MOS管压降，电感两端电压VL = Vin - Vo。导通时间为Ton，电感电流线性上升（在电感未饱和前）。 当Q1关断时，由于电感电流不能突变，二极管D1导通，电流流向变为L1→负载→D1→L1，形成回路2。此时，电感上的电压为Vo + Vd，如果忽略二极管压降，电感两端电压为Vo。关断时间为Toff，电感放电时间为Tm。 Buck电路的工作模式根据Tm与Toff的关系分为三种：当Tm < Toff时，为断续模式（DCM）；Tm > Toff时，为连续模式（CCM）；Tm = Toff时，为临界模式（BCM）。在整个周期中，电感L1与负载始终存在，输出负载电流Io保持恒定，而输入电感电流虽然变化，但平均值与输出电流相同，即Io。电感电流线性增加后线性下降，我们可以根据电感的最大电流判断其工作模式。当电感最大电流ILmax = 2Io时，工作在临界模式；ILmax > 2Io，工作在断续模式；ILmax < 2Io，工作在连续模式。 在计算电感感量L时，可以利用电感电流的变化率，即U=L·di/dt。在Q1导通时，电感两端电压U=Uin - Uo，导通时间Ton。例如，如果输入电压12V，输出电压5V，输出电流2A，开关频率100kHz，我们可以通过临界模式下的电感电流变化来计算电感L。 总结来说，Buck电路是电子设备中常用的一种电压转换技术，通过电感和开关元件的控制实现电压的降低，并且可以根据工作模式的选择优化性能。计算电感感量L涉及到电路的工作状态和参数，是设计Buck电路的重要环节。