01、前言

大家好，我是磚一談芯。

本期文章給大家分享一下Buck電路的演變和工作原理。

在前幾天分享了一篇文章，關于原始的Buck電路模型（點擊藍字直達）：原始Buck電路的演變1，本期深入探討一下Buck電路的演變，如有不恰當的地方，還請各位多多指教！

這個原始buck電路來說，也能正常產生5V對吧，能直接使用嘛？

不能，限流電阻R1是耗能元件，有稍微大一點的電流流過就會產生損耗。

那么不加電阻R1的話，理想情況下效率是不是更高？

理論上可以做的非常高，但是對于控制回路來說，要求非常高，控制電路的速度要求非?？觳判?，但實際上所有的控制電路都不可能滿足這個條件。電容充電時間τ=RC，如果沒有電阻限流，線阻很小，電容不變，充電時間非?？?，電容上的非?？斓乃俣冗_到12V。

通過仿真可以看到，電容電壓高電平的波形很快到達12V。

那么電阻不能去掉，否則就不能限制電容充電速度了。

所以我們得出電阻R1有兩個作用：1、限制電容充電速度，2、耗能。

02、Buck電路升級

有沒有一種器件既能限制電流，又能實現無損耗？——電感

電感特性就是電流不能突變，也就是電流的變化是需要時間的，不能突變，即流過電感的電流受到限制，而且理想的電感是儲能元件，不耗能。

所以我們加上電感就有倆好處。

第一限流，保持了電阻限制電容充電速度的效果，這樣控制回路芯片要求低，控制速度就不需要特別快，電感電流不突變的特性解決電容電壓突變的問題；

第二不耗能，解決了電阻耗能問題，效率相對于電阻來說更高。

加上1mH電感后仿真，可以看出電容上的電壓上升速度受到限制了。

但是電感特性有雙面性，當開關斷開后，電感回路上的電阻發(fā)生突變，會產生高壓，導致擊穿開關。

原因是當開關斷開，電感原先的回流路徑發(fā)生改變，電感上的能量無法釋放，極性發(fā)生改變，強制釋放給后級，導致損害開關，我們采用一個二極管進行續(xù)流。

開關閉合時，電感回流路徑如下圖。

當開關斷開后，電感極性發(fā)生改變，電感能量無處可去，強制釋放給開關，造成開關損壞。

下面我仿真一下開關斷開時的波形。

通道B是測量開關兩端電壓，我把開關斷開幾次，可以看出，50V/格，占了將近3格，也就是將近150V高壓疊加在開關上，很容易把開關損壞，如果開關管是MOS管的話，更容易損壞。

所以加上續(xù)流二極管很有必要。

通過加上續(xù)流二極管，反復開關發(fā)現，開關兩端電壓明顯降低，大概在50V，降低了三分之二電壓應力。

最終，我們得到了Buck電路。

03、總結

（1）電感作用：利用電感電流不能突變的特性限制電流，限制電容充電速度，降低控制電路對于速度的要求，同時解決之前電阻的耗能問題。

（2）二極管作用：開關斷開，導致電感電流反向，能量強制釋放給開關，容易導致開關損壞，所以加上二極管進行電感電流的續(xù)流。

（3）電容作用：將電壓穩(wěn)定在目標電壓值。

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