Buck電路：降壓斬波器，其輸出平均電壓Uo小于輸入電壓Ui，輸出電壓與輸入電壓極性相同。Buck變換器也有CCM和DCM兩種工作方式。

1、降壓型斬波電路的原理圖

在控制開關VT導通ton期間，二極管VD反偏，電源E通過電感L向負載R供電，此間iL增加，電感L的儲能也增加，導致在電感兩端有一個正向電壓Ul=E-u0，左正右負，這個電壓引起電感電流iL的線性增加。

在控制開關VT關斷toff期間，電感產生感應電勢，左負右正，使續流二極管VD導通，電流iL經二極管VD續流，uL=-u0，電感L向負載R供電，電感的儲能逐步消耗在R上，電流iL線性下降，如此周而復始周期變化。如圖1-1。

2、降壓型斬波電路的參數設置

設置觸發脈沖占空比α分別為20%、50%、70%、90%。與其產生的相應波形分別如圖1-10圖1-11圖1-12圖1-13。在波形圖中第一列波為輸出電壓波形，第二列波為輸入電壓波形。

（1）在降壓式直流斬波電路（Buck）中，電感和電容值設置要稍微大一點。

（2）注意VT的導通和關斷時間，電容的充放電規律和電感的作用。

（3）輸出電壓計算公式：U0=DE。

參數計算

　　輸出電壓：20-30V

　　輸出額定電壓：12V

　　輸出電壓紋波：125mV（1%）

　　額定輸出電流：4A（額定功率48W）

　　最大輸出電流：6A

　　開關頻率：100KHz（10uS）

　　輸入電流最大波紋：30mA

　　電壓跌落：250mA（1uS內Io從200mA突變到4A）

　　1.占空比計算

　　Dmin=12/30=0.4

　　Dmax=12/20=0.6

　　2.輸出濾波電感計算

　　濾波電感的作用：

　　一是低頻濾波，在此主要是阻礙電路電流的突變。（因電感的自感電勢會阻礙原電流的變化。）

　　二是高頻濾波，電感元件和電容及電路有諧振頻率，它可在高頻電路里吸收或阻檔同頻或差頻的信號波。

　　要求電路電流在額定電流的10%時恰好處于臨界狀態。如下圖所示，此時的輸出電流應該為Io=10%*4A=0.4A，Ip=0.8A。在0-Ton時刻，電感L上承受的電壓為（Uin-Uo），因此有：

　　為了保證L在任何情況下都能滿足保證電流和低是依然能連續，應該去L更大的值，因此以Uin最大時去計算L。

　　3.輸出濾波電容值計算

　　Co 很大的話，可以保證輸出電壓近似恒定，但是Co 很大會導致體積和成本更大。因此實際中根據容許的輸出電壓紋波來選擇Co的值。

　　我們設計時總是按照電感電流諧波全部進入Co，恒定分量進入負載（ 如果帶阻性負載，在閉環電路的控制下，輸出電壓恒定，確實是這樣的）。電感電流i的諧波進入電容，由電容的寄生電阻ESR、寄生電感ESL，和Co 值決定電壓紋波的。

　　對于低于500KHZ的諧波，ESL 產生的電壓紋波可以忽略。因此，輸出電容中由ESR 和Co決定紋波電壓分量。由ESR 產生的紋波分量正比于電感電流紋波分量，由Co決定的紋波分量與流過電容的電流積分成正比。這兩個分量相位是不同的。

　　上圖中分別顯示了ESR 和Co產生的電壓紋波隨電流紋波變化情況，在i直大于Io時，電容充電，uc上升，uEsR隨i變化; 在i小于Io時，電容放電。電容一周期電流平均值為0。

　　在0~0.5T時間內，假設UC和uEsR兩個峰值疊加在一起了有：

　　△U是要求的輸出電壓紋波值=120mV，T為開關周期，△I為電感電流峰峰值，可以根據前面得到的L值計算出來。當然是以最大電流紋波時電容依然能保證電壓紋波在要求范圍內來計算。

　　上式中只存在Co和ESR兩個未知數。從一些廠家目錄中可以認定，在很大范圍內不同電壓等級和不同容值的常用鋁電解電容，其ESR*Co=50～80*0.00001.帶入3式中得到：Co=336uF。實際中取470uF。

3、降壓型斬波電路的特點

效率高，可靠性好;

工作效率高，使電路中電壓/電流波形的快瞬變化，產生電磁輻射干擾;

元件布局和PCB布線難度較大;

輸出電壓紋波比較大;

電路復雜，成本高。

4、降壓型斬波電路的常規角度分析

時域分析方法

下面按著電容充放電和電感充放電進行時域分析。時域分析的過程是按著輸入電壓的高與低，分析電路里電容電壓和電感電流的變化過程。這個分析過程可以按著大多課本上面所講述的過程分析，從CCM模式到DCM 模式。

（1）CCM 模式當輸入電壓為 Vin 時，電感電流增加，電流小于輸出負載電流iL，此時的負載電流由電感和電容同時提供。當電流逐漸增加到大于輸出的平均電流的時候，電感電流為負載和電容提供能量。當輸入為0，即開關管關斷時，電感電流下降，此時電流依然大于輸出平均值，電容電壓延續上述上升的趨勢，直至電感電流小于輸出平均電流，電容開始放電，完成一個開關周期的循環過程。具體的波形如下：

（2）DCM模式在 DCM 模式下，電感的電流在開關管管斷后的一段時間后逐漸減為零，此時的等效輸入電壓為輸出電壓值，具體的波形如圖4 所示。

在 CCM 模式下，電壓的輸出值與輸入值之間是正比關系，比例系數為占空比D。在DCM 的模式下電壓會被抬升，具體的關系和電路的參數、開關頻率以及占空比相關。具體的推導關系為：

其中

根據此公式可以看出，當電路輸出開路，即電阻無窮大的時候，輸入等于輸出。