首頁 > 綜合 > 正文

Buck電路工作原理(buck電路的工作原理)

2023-02-01 15:17:33來源:互聯(lián)網(wǎng)  

12V — 5, 0.5A

考慮到USB 5V輸出的保護(hù)問題,后面會在USB 5V輸出端串一個可恢復(fù)保險絲,但是這個保險絲有壓降,所以就需要做一個BUCK電路輸出5V電壓,這里采用的是分立元件搭建的 12V轉(zhuǎn)5V的BUCK電路。

Buck伏秒平衡推導(dǎo)


(資料圖片)

由于前面已經(jīng)把Boost伏秒平衡都推導(dǎo)過了一遍,那么Buck電路的思路其實也是一樣,下面就把Buck的核心推導(dǎo)思路講一遍。下面這幅圖是Buck電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),一起來分析一下。

如上圖所示,當(dāng)開關(guān)閉合on時,此時Vin給電感充電的同時,也在給電容和負(fù)載提供能量;當(dāng)開關(guān)斷開off時,此時電感放電,并且電感給電容充電的同時也在給負(fù)載提供能量。

我們知道,之所以輸出電壓Vo能達(dá)到平衡,是因為電感的充電電流=放電電流。那么,我們知道電感的電流與感量的關(guān)系:

電感充電時,Δt為ton;電感放電時,Δt為toff。

同樣的,我們再來分別分析ton和toff期間,電感兩端的電壓。

電感量公式推導(dǎo)

PWM發(fā)生電路

根據(jù)上面的公式初步計算出匹配電阻和電容。通過計算可以知道,三角波的低閾值是3.371V,高閾值是7.014V,三角波的頻率是59KHz。當(dāng)然,由于電阻和電容的誤差,特別是電容有20%的誤差,最終要以實測為準(zhǔn)。同時,根據(jù)上面的公式計算出來的電感量,選擇100uH的感量。另外,這是在輸出Io達(dá)到0.5A*0.5=0.25A的時候,電感工作進(jìn)入BCM臨界連續(xù)模式。由于Io=0.25A時,電感進(jìn)入BCM模式,所以ΔI/2=0.125A。那么當(dāng)輸出Io=0.5A時,Ipk=Io+ΔI/2=0.625A(這里的公式會在后面詳細(xì)給推導(dǎo))。所以我們在電感選型時,可以選用稍大一點的100uH 1A的貼片功率電感。

同時,需要有一個欠壓保護(hù)電路,低于7.8V時,MOS管驅(qū)動電路斷電,從而保護(hù)MOS管。這是由于MOS管是高電平關(guān)斷,所以如果這個高電平低于閾值時,會關(guān)不了,容易造成損壞。

電流環(huán)是帶有自鎖功能的,防止由于過流出現(xiàn)頻繁開關(guān)的狀態(tài)?;驹砭褪?,當(dāng)電路出現(xiàn)過流時,采樣電阻兩端的電壓使得Q7 管導(dǎo)通,從而使得Q8導(dǎo)通。然后左邊的自鎖電路由于Q8的C極是低電平,所以Q9就會導(dǎo)通;當(dāng)Q9導(dǎo)通了之后,Q10的基極就會有電流,讓Q10導(dǎo)通;Q10的導(dǎo)通把Q8的C極給鉗位住了,同時也把比較器6腳的直流電平信號拉低,讓比較器輸出高,MOS管關(guān)斷。只有重新斷電再上電,電路才能復(fù)位,正常工作。

最終,12V轉(zhuǎn)5V的BUCK完整電路如下圖所示:

12V轉(zhuǎn)5V的分立BUCK電路,由于輸出電壓只有5V,不能用N-MOS管+自舉電容的方式來設(shè)計,所以,這里采用的是P-MOS管,但需要注意推挽的輸出邏輯,當(dāng)推挽輸出高電平時,對應(yīng)的是P-MOS管的關(guān)斷。整體思路就是:用滯回比較器做一個三角波發(fā)生器,然后和直流電平相互比較產(chǎn)生方波,用這個方波驅(qū)動MOS管,當(dāng)然中間需要加一個推挽來提高M(jìn)OS管的驅(qū)動能力。

此BUCK電路也有TL431設(shè)計的精密的電壓環(huán),將輸出電位控制在5V。TL431的K極接到比較器的直流電壓端輸入6腳,通過改變TL431的內(nèi)阻,與R17進(jìn)行分壓,來實現(xiàn)6腳直流電平的調(diào)節(jié),從而實現(xiàn)占空比的調(diào)節(jié),讓輸出電壓穩(wěn)定在5V。

精密TL431工作原理

當(dāng)VCC電源剛剛建立起來時,通過R17讓TL431達(dá)到最小工作電流。

那么,隨著輸出電壓逐步的升高,當(dāng)電壓上升到比如5.002V時,經(jīng)過電阻分壓后的電位是2.501V,也就是說誤差放大器的輸入端的壓差是0.001V。假設(shè)TL431的誤差放大倍數(shù)是1000倍,那么,壓差經(jīng)過放大后是1V,這個1V來驅(qū)動三極管的B極,讓三極管CE導(dǎo)通。當(dāng)然,誤差放大器從0V到1V之間肯定有一個變化的過程,也就是說,隨著誤差放大器輸出端的電位在0V~1V之間變化時,431內(nèi)部三極管的CE內(nèi)阻也在慢慢變小。

當(dāng)431內(nèi)部三極管CE內(nèi)阻變小后,與R17電阻進(jìn)行分壓,使得比較器6腳的直流電平降低,減小占空比,從而實現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)。

由于誤差放大器的放大倍數(shù)很大,只要輸出電壓高于5V一丁點,就能讓TL431內(nèi)部等效阻抗減小,實現(xiàn)調(diào)節(jié),穩(wěn)定在5V。另外,這里需要注意的是,TL31的最小工作電流是1mA,在設(shè)計電路時,要保證TL431的最小工作電流至少在1mA。

在LDO電路中的C22電容是起到微分調(diào)節(jié)的作用。假設(shè)沒有這顆電容,當(dāng)負(fù)載突變的時候,比如說輸出電壓陡然減小,此時TL431的內(nèi)阻也會隨之陡然增大,比較器6腳的直流電平會快速升高,造成超調(diào),讓占空比增大的過快,繼而輸出電壓會過大。如此往復(fù)周而復(fù)始,輸出電壓紋波就會很大。但是電路有由于有了C22微分調(diào)節(jié)電容的存在,當(dāng)負(fù)載發(fā)生突變時,由于電容兩端的電壓不能突變,電容的電位會有一個緩慢的斜率,所以,TL431的內(nèi)阻的變化不會那么激烈,起到微分調(diào)節(jié)的作用。(后面會專門針對硬件PID進(jìn)行講解)

標(biāo)簽:

相關(guān)閱讀

  • 每日信息:它被稱為中國最難喝的飲料,人送網(wǎng)紅神水,雖是飲料但非常健康
    每日信息:它被稱為中國最難喝的飲料,人送網(wǎng)紅神水,雖是飲料但非常健康

    飲料通常是不健康的代名詞,多糖、多色素、多添加劑,事實上也是如此,大部分飲料都含有這些物質(zhì),但它...

    2023-02-01
  • 61分鐘苦戰(zhàn)過關(guān)!石宇奇三局逆轉(zhuǎn)晉級,躋身泰國大師賽第2輪
    61分鐘苦戰(zhàn)過關(guān)!石宇奇三局逆轉(zhuǎn)晉級,躋身泰國大師賽第2輪

    北京時間2月1日,泰國羽毛球大師賽首輪比賽繼續(xù)進(jìn)行,石宇奇迎來了世界排名第38位的卡爾尤的挑戰(zhàn)。雙方...

    2023-02-01
  • 【報資訊】小米平板6系列核心參數(shù)曝光:采用144Hz高刷國產(chǎn)屏
    【報資訊】小米平板6系列核心參數(shù)曝光:采用144Hz高刷國產(chǎn)屏

    2月1日消息,今天數(shù)碼博主@數(shù)碼閑聊站曝光了小米平板6的核心參數(shù),該博主表示,小米平板6系列兩款機(jī)型都...

    2023-02-01
  • 60歲大爺突發(fā)腦梗離世,醫(yī)生坦言:這1物天天吃,血管不堵才怪
    60歲大爺突發(fā)腦梗離世,醫(yī)生坦言:這1物天天吃,血管不堵才怪

    馬路上,一輛救護(hù)車正在急速行駛著,一刻也不敢放松。救護(hù)車上是一名生命垂危的老大爺,因為在家中突然...

    2023-02-01
  • 天天微資訊!足協(xié)公布了2022賽季U21聯(lián)賽的最佳陣容
    天天微資訊!足協(xié)公布了2022賽季U21聯(lián)賽的最佳陣容

    中國足協(xié)公布了2022賽季U21聯(lián)賽的最佳陣容,方昊、劉浩然、胡嘉祺榜上有名。在門將位置上,來自上海申花...

    2023-02-01
  • 全球滾動:中超俱樂部里只剩下北京國安重慶當(dāng)代還沒有完成更名
    全球滾動:中超俱樂部里只剩下北京國安重慶當(dāng)代還沒有完成更名

    本報訊(記者趙睿)20日晚間,河南建業(yè)俱樂部發(fā)布消息,正式更名為河南嵩山龍門俱樂部。俱樂部未來由鄭州...

    2023-02-01
  • 好消息!昆明近300個品規(guī)常用藥品降價,最高降幅84%
    好消息!昆明近300個品規(guī)常用藥品降價,最高降幅84%

    1月31日,市醫(yī)療保障局傳來好消息,昆明市又將有50個品種近300個品規(guī)的常用藥品降價,最高降幅達(dá)84%。與...

    2023-02-01
  • 全球熱點評!摔角動態(tài)外媒爆料對于這位獨立界明星很感興趣 愿出重金招募
    全球熱點評!摔角動態(tài)外媒爆料對于這位獨立界明星很感興趣 愿出重金招募

    摔角網(wǎng)訊,隨著同之間的競爭加劇,在裁掉一部分對自己沒風(fēng)險的明星選手之外,還在獨立界招兵買馬,輸送...

    2023-02-01
  • 這也是本次集訓(xùn)中僅有的兩張陌生面孔
    這也是本次集訓(xùn)中僅有的兩張陌生面孔

    中國足協(xié)昨天(29日)正式公布了中國1999年齡段U24亞運隊今年首期集訓(xùn)名單,24人將參加此次在佛山展開的為...

    2023-02-01
  • 2023年亞洲足球的舞臺屬于新科日本足球先生
    2023年亞洲足球的舞臺屬于新科日本足球先生

    誰是亞洲最受矚目的球星?卡塔爾世界杯時,自然是孫興慜,但在世界杯后,這個問題的答案更應(yīng)該是在布萊頓...

    2023-02-01
  • 天天精選!渣叔郁悶1000場!悶平切爾西再遇七年之癢,遭調(diào)侃成中游球隊
    天天精選!渣叔郁悶1000場!悶平切爾西再遇七年之癢,遭調(diào)侃成中游球隊

    對切爾西一戰(zhàn),克洛普迎來了執(zhí)教生涯的第1000場比賽。然而,兩隊互交白卷,證明了他們目前遇到的困境以...

    2023-02-01
  • 環(huán)球視訊!OK三連冠時,科比已是聯(lián)盟第一分衛(wèi),他拿了幾張F(tuán)MVP選票?
    環(huán)球視訊!OK三連冠時,科比已是聯(lián)盟第一分衛(wèi),他拿了幾張F(tuán)MVP選票?

    總決賽是NBA的最高舞臺,也是最能考驗球星成色的地方。面對最強(qiáng)的對手,最極致的攻防,一個系列賽決出總...

    2023-02-01
  • 微速訊:CBA最新消息!遼寧男籃邀請哈德森,北京兩支球隊換帥,姚明讓位
    微速訊:CBA最新消息!遼寧男籃邀請哈德森,北京兩支球隊換帥,姚明讓位

    CBA恢復(fù)主客場之后,各支球隊都有自己的計劃,其中就包括了遼寧男籃,據(jù)了解他們已經(jīng)邀請哈德森重返遼寧...

    2023-02-01
  • 環(huán)球新消息丨充電30秒,通話2小時,手機(jī)閃充進(jìn)入讀秒時代
    環(huán)球新消息丨充電30秒,通話2小時,手機(jī)閃充進(jìn)入讀秒時代

    2月1日,真我realme副總裁、全球營銷總裁、中國區(qū)總裁徐起在微博發(fā)表公開信,提出真我240W滿級秒充達(dá)到T...

    2023-02-01
  • 安徽:計劃到2025年,全面消除農(nóng)村黑臭水體
    安徽:計劃到2025年,全面消除農(nóng)村黑臭水體

    人民網(wǎng)合肥1月31日電(胡雨松)1月31日,安徽省生態(tài)環(huán)境廳召開發(fā)布

    2023-02-01
  • realme 徐起公開信預(yù)熱真我 GT Neo5:240W 滿級秒充劃時代
    realme 徐起公開信預(yù)熱真我 GT Neo5:240W 滿級秒充劃時代

    春節(jié)結(jié)束后,智能手機(jī)市場的又一波新機(jī)潮即將來襲。在即將到來的新機(jī)中,來自realme的真我GTNeo5系列無...

    2023-02-01
  • 今日最新!新春首會,各地都聚焦哪些事?
    今日最新!新春首會,各地都聚焦哪些事?

    一年之計在于春,開局起勢見精神。1月28日,發(fā)揚自我革命精神堅持嚴(yán)

    2023-02-01
  • 【全球時快訊】成為湖人一員的八村塁,是像易建聯(lián)一樣失意還是像孫悅躺冠?
    【全球時快訊】成為湖人一員的八村塁,是像易建聯(lián)一樣失意還是像孫悅躺冠?

    作為一名日本球員,八村塁加盟湖人自然也會受到中國球迷的關(guān)注,但他在湖人的地位肯定比當(dāng)年的易建聯(lián)和...

    2023-02-01
  • 關(guān)于奧密克戎變異株CH.1.1,這些知識您需要了解
    關(guān)于奧密克戎變異株CH.1.1,這些知識您需要了解

    奧密克戎變異株 CH 1 1 是什么?CH 1 1屬于奧密克戎變異株BA 2 75

    2023-02-01
  • 每日簡訊:領(lǐng)先移動通信基站產(chǎn)業(yè) 阿萊德中簽率出爐
    每日簡訊:領(lǐng)先移動通信基站產(chǎn)業(yè) 阿萊德中簽率出爐

    上海阿萊德實業(yè)股份有限公司(以下簡稱“阿萊德”)是一家高分子材料通信設(shè)備零部件供應(yīng)商,主營業(yè)務(wù)以...

    2023-02-01
  • 精彩推薦

    相關(guān)詞

    推薦閱讀