buck电路的工作原理是什么_BUCK电路的工作原理

实际上BUCK电路工作在闭环状态,所以实际控制开关管通断的信号是由BUCK电路本身的反馈形成的,而不是外界给定的,所以需要在BUCK电路中加入反馈。

如图所示,实际的降压电路采用电压反馈的形式。整个反馈回路包括三个部分:电压采样、单零点补偿和脉宽调制。反馈网络和电压采样是基于两级运算放大器的电路,脉宽调制是比较器。

工作原理是将电压采样输出的信号送入反馈网络,反馈网络的另一端输入参考电压VREF,反馈网络检测采样是否等于VREF。如果VREF大于采样信号,反馈网络的输出VF被升压,脉宽调制是一个比较器,一端是三角波,另一端是VF。VF升压时,脉宽调制输出的占空比明显增大,D增大,由公式VO/VIN=D确定,VO增大,

显然,在实现功能的同时需要考虑循环是否稳定,因此需要对循环进行建模。

图中给出了buck电路和PWM电路的传递函数,ESR为电容上的串联电阻。

则不包括反馈网络下整个环路的传递函数H=H1*H2。

如果BUCK电路的参数如上,可以近似计算出传递函数的零极点,其中20lgVin=20lg5为传递函数的DC增益。

粗略画出补偿前传递函数的幅频和相频曲线,其中幅频曲线与0的交点为交叉频率。为了保证过频的稳定,需要补偿到1/10开关频率的位置,补偿前显然不在1/10开关频率。

为了补偿H,选择了单个零极点补偿网络,可以为整个反馈回路提供一个额外的零极点,从而校正H。

一般补偿网络极点fp=1/2的开关频率,零点是H中原极点fp0的0.75倍.

上面给出了补偿网络中各参数的计算公式,补偿完成后电路可以稳定。

通过电路仿真可以看出,输出电压最终稳定在3V,其他信号波形也与分析一致。

电路启动时,输出电压为0,电压采样小于基准电压,于是反馈网络的输出被上拉(蓝色波形),导致比较器输出持续为0,PMOS长时间导通,输出VO长时间充电,VO电压持续上升,采样电压超过VREF, 于是反馈网络的输出被下拉(蓝色波形),导致比较器的输出为1,NMOS开启,输出开始放电,VO降低,以此类推,逐渐达到稳定。 因此,只要电路提供电源电压、地电压和参考电压VREF,就可以得到任何小于VDD的稳定电压。但如果反馈网络设计不到位,电路会继续振荡,无法达到稳态。