下面的文章将全面介绍buck转换器的工作原理。
顾名思义,buck变换器的设计目的是对抗或限制输入电流,从而使输出远低于所提供的输入。
换句话说,它可以被认为是一个降压变换器,可以用来获取低于输入电压的计算电压或电流。
让我们了解更多关于工作的电子电路中的降压转换器通过以下讨论:
巴克转换器
通常你会发现buck变换器被用在SMPS和MPPT电路中,这些电路特别要求输出电压显著低于输入源功率,而不影响或改变功率输出,即V × I值。
降压转换器的电源可以来自交流电源插座或直流电源。
buck变换器仅用于那些对输入电源和负载之间的电气隔离可能没有严格要求的应用,然而对于输入可能是市电水平的应用,则反激式拓扑通常通过隔离变压器使用。
用作开关的主要设备代理在巴克转换器可以mosfet或权力的形式是机器(如2 n3055),这是配置开关或通过一个集成的快速振动振荡阶段基础或门。
降压变换器的第二个重要元件是电感器L,它在晶体管的ON周期内存储电流,在OFF周期内释放电流,以保持负载在指定水平上的连续供应。
这个阶段也被称为“飞轮”由于它的功能类似于一个机械飞轮,能够在外界有规律的推动下维持连续稳定的旋转。
输入交流还是直流?
降压转换器基本上是一种直流到直流的转换电路,设计用于从直流电源获取电源,这可能是一个电池或太阳能电池板。这也可以从交流到直流适配器输出实现通过桥式整流器和滤波器电容。
无论降压转换器的输入直流电源是什么,它都必须通过斩波振荡器电路和PWM级转换成高频。
然后将该频率馈送到开关设备,以实现所需的降压转换器动作。
巴克转换器操作
如上一节所述,关于降压变换器的工作原理,如下图所示,降压变换器电路包括一个开关晶体管和一个相关的飞轮电路,飞轮电路包括二极管D1、电感L1和电容C1。
在晶体管接通的时期,电源首先通过晶体管,然后通过电感L1,最后到达负载。在这个过程中,电感器由于其固有特性,试图通过储存能量来对抗电流的突然引入。
L1的反作用力抑制输入电流到达负载并在初始开关瞬间达到峰值。
然而在此期间,晶体管进入开关OFF阶段,切断电感的输入电源。
当电源关闭时,L1再次面临电流的突然变化,为了补偿这一变化,它将通过连接的负载排出存储的能量
晶体管开关' on '周期
参考上图,当晶体管处于开关接通阶段时,它允许电流到达负载,但在开关接通的初始瞬间,由于电感器反对电流通过它的突然应用,电流受到严重限制。
然而,在这个过程中,感应器通过存储电流来响应和补偿这种行为,在这个过程中,电源的某些部分被允许到达负载,也可以到达电容C1,它也存储了允许部分的电源。
还应该考虑到,当上述情况发生时,D1阴极经历了一个充分的正电位,使其反向偏置,使L1的存储能量不可能通过负载得到负载的返回路径。这种情况下,感应器可以继续储存能量到它没有任何泄漏。
晶体管开关“关闭”周期
现在指的是上面的图,当晶体管恢复其交换行动,尽快的关闭,L1是再次引入电流突然空白,它通过释放储存能量向响应负载的形式一个等价的电位差。
现在,由于T1被关闭,D1的阴极从正电位中释放出来,并启用了基于正向的条件。
由于D1处于正向偏置状态,允许释放的L1能量或L1踢出的反电动势通过负载D1返回L1完成循环。
当这个过程完成时,由于负载的消耗,L1能量会呈指数下降。C1现在来拯救L1电动势,通过将自己存储的电流添加到负载,从而确保负载有一个相当稳定的瞬时电压……直到晶体管再次打开以刷新循环。
整个过程允许执行所需的降压变换器应用程序,其中只允许负载的电源电压和电流的计算部分,而不是来自输入源的相对较大的峰值电压。
这可以在较小的纹波波形中看到,而不是来自输入源的巨大方波。
在上一节中,我们确切地了解了buck转换器的工作原理,在接下来的讨论中,我们将深入研究并学习确定与buck转换器相关的各种参数的相关公式。
Buck变换器电路中Buck电压的计算公式
从上面我们可以得出结论,决定最大存储当前在L1取决于晶体管的准时,可以准尺寸或back EMF L1适当尺寸,和关闭的时间,这也意味着buck变换器的输出电压可以通过计算在预定时间T1。
buck变换器输出的表达式如下:
V(out) = {V(in) x t(ON)}/ t
式中V (in)为源电压,t(ON)为晶体管的接通时间,
T为“周期时间”或PWM的一个完整周期,即完成一个完整的ON时间+一个完整的OFF时间所花费的时间。
解决的例子:
让我们用一个已解决的例子来理解上面的公式:
让我们假设在V(in) = 24V的情况下,buck变换器工作
T = 2ms + 2ms(开启时间+关闭时间)
t() = 1毫秒
将这些代入上式,得到:
V(out) = 24 x 0.001/0.004 = 6V
因此V(out) = 6V
现在让我们通过使t(ON) = 1.5ms来增加晶体管时间
因此,V(out) = 24 × 0.0015/0.004 = 9V
从上面的例子可以很清楚地看出,在降压变换器中,晶体管的开关时间t(ON)控制输出电压或所需的降压电压,因此,只要适当地调整开关晶体管的开关时间,就可以获得0到V(in)之间的任何值。
负极电源的降压转换器
到目前为止,我们讨论的降压变换器电路设计用于正电源应用,因为输出能够产生一个相对于输入地的正电位。
然而,对于可能需要负极电源的应用,设计可以稍作修改,使之与此类应用兼容。
上图显示,通过简单地交换电感和二极管的位置,buck变换器的输出可以相对于可用的共地输入反向或负向。
箴说
先生,我发了一个视频到你的邮箱,请帮助我,我想知道它是如何工作的
Swagatam说
这是一个很大的假视频,在YT网站上有很多这样的假视频
玛雅Padm Bhushan说
你好先生,
方波逆变器和正弦波逆变器的区别是什么?
非常感谢
Swagatam说
你好,玛雅,
方波是突然上升和下降的矩形或方形脉冲,而正弦波是缓慢上升和缓慢下降的脉冲
玛雅Padm Bhushan说
他的先生,
哪一种逆变器适合运行电视和风扇。
谢谢
Swagatam说
嗨,玛雅,
任何改良的正弦波都可以。
玛雅Padm Bhushan说
我是说方波逆变器还是正弦波?
未知的说
感谢Swagatam先生对开关频率和输出电压的解释。我还想让你给我们一个计算,如何在一个固定频率下到达buck转换器的右转
Swagatam说
谢谢Alex,所有这些方面将在这个网站很快涵盖,我几乎已经正确地整理了一切。
Sribasu说
我有一个电源输出19v 1.5A直流。我想要稳定的12v 2A直流电源。buck转换器适用于我吗?如果是,请告诉我适用的开关晶体管,Cr和C1。
提前感谢斯瓦塔姆!
Swagatam说
你好,Sribasu, buck转换器设计最适合你的需要。
对于晶体管,你可以试试TIP31C
C1可以是任何高值电容,你可以尝试最高的值,可能对你来说是可行的获取....6800uF/25V就可以了。
铁芯可以是任何标准的EE铁氧体铁芯基础组件
瑞安Menard雷耶斯说
你好Swagatam。如何改变buck变换器的输出电流?是否有计算或它变化的成分?
Swagatam说
你好,Ryan,这里有一篇有趣的文章,你可以去看看解决方案:
http://www.ti.com/lit/an/slva477b/slva477b.pdf
第3页提供了从buck设计计算最大电流的有效公式
塞巴斯蒂安·科斯塔说
你好Swagatam,
我需要一个单独的开关电源,以220年的主要网络休假我提供12伏130安培,它可能会修改一个ATX来源你给我这个电流,即一个可以改变的直径线绕组主变压器切换提到的ATX来源? ?
Swagatam说
你好塞巴斯蒂安,我很抱歉我没有这个....所需的信息此外,130安培看起来太高了,我认为即使经过改装,ATX也不可能做到这一点
科技说话说
你好,先生,我试图从一个旧的atx电源ltc 3780做一个bench电源,它是安全的,因为atx可以提供更多的电流比ltc的能力限制(我是驱动ltc 3780与12v直流atx电源)谢谢。
Swagatam说
你好技术谈话者,它是绝对安全的,只要供应到您的LTC3780是36V以内的ATX....LTC内部电流控制和短路保护,因此您的降压/升压电路将是安全的。
科技说话说
先生,非常感谢您这么快的反应。
oti说
长官,我能弄个电路把140伏电压降到13.28伏吗
赃物说
在当前的什么?
oti说
140 vdc 5安培。我要用它给一个12v的铅酸电池充电,
谢谢你的回复。
Naseef Vs说
先生
我需要一个代码为ardino产生30至40 khz pwm信号与50%脉冲宽度的buck转换器
请hlp
赃物说
你可以试试这个:
/ /通过Swagatam
无效的设置(){
pinMode(8、输出);
pinMode(9、输出);
}
无效循环(){
digitalWrite(8、高);
delayMicroseconds (33);
digitalWrite(8、低);
/ /……
digitalWrite(9日高);
delayMicroseconds (33);
digitalWrite(9、低);
}
//————————————-//
彼得·C。说
嗨赃物,
谢谢你的好文章。它帮助我了解如何降压转换器的工作,希望它可以成为我的解决方案。我的挑战如下:我有一个电源,提供典型的15VDC (Vmin为9.5V, Vmax为22.5V)。可用电流为52mA (Imax为60mA)。它还说总功率输出是500mW。
我需要3.3V输出,希望能达到100mA。我还想估计一下,如果我想限制源的电流到40mA(因为我需要12mA到其他东西),我将得到什么输出电流。
一个TI TPS62177似乎能够解决它,然而可用的信息(数据表,设计工具等)没有给我这个数据。
你觉得呢?
我们将使用3.3V为2个蓝牙低功耗SoC (nRF52832/840)供电。我希望Vout上的开关频率/纹波不会干扰无线电芯片,也不会打乱蓝牙设备。这个网站上有讨论这类问题的主题吗?
Swagatam说
嗨,彼得,
如果你限制源电流到40毫安,瓦数将大约15 x .04 = 600兆瓦
将600除以3.3得到180毫安,考虑到90%的效率将减少到160毫安
尼克伍德罗说
你好先生。
关于你那篇关于Buck转换器的文章。我有一个12伏电池,需要运行在4.5伏picaxe板。在我的摩托车。如果12v输入波动,即电压下降,输出是否保持在4.5伏?我明白输入必须比输出多!我只是在想,如果自行车有一段时间没用了,电池“失去”了一点电力(假设是几伏)。
非常感谢这篇有用的文章
Swagatam说
你好,尼克,如果建立了一个基于反馈的buck转换器,那么输出将在更大的输入范围内保持恒定。你也可以买一个内置反馈的现成的。
Uchenna说
先生,如果输入电压是纯直流,晶体管没有开关,也没有振荡周期,我怎么计算变换器的输出?
阳光说
同上。您好,先生,请帮助我,我需要一个buck转换器24v到12v/30-50A输出
Swagatam说
你好,阳光,你可以参考以下文章的所有信息:
基于SG3524的直流到直流转换电路[Buck, Boost设计]
萨因说
你好。我如何做一个非常简单的DC-DC变换器没有反馈和输入电压为5伏??
我应该把多少元素的值?我应该使用驱动器启动MOSFET吗?
Swagatam说
嗨,你可以试试这篇文章中的最后一条线路:
//www.addme-blog.com/calculating-inductor-value-in-smps/