对于Buck电路的了解还不够深入。
如一般书上说的,Buck电路的CCM模式波形犹如锯齿波,每个周期分为上升段和下降段。上升段的斜率为(Vin-Vo)/L,Vin为输入电压,Vo为输出电压,L为滤波电感。实际上即使是理论上Vo也是波动的,但是纹波电压甚小,可以把它忽略。下降时的斜率,一本书上给的是(Vo+1)/L,其中1是续流二极管的压降,显然这个值比较粗略,还易产生歧义,可以改为(Vo+Vdiode)/L。
在稳态时,电流在上升阶段增加多少,在下降阶段就要减少多少,回到出发点,保持均值电流不变,这是它作为电源输出的电流。负载的大小,表现为此均值电流的大小,负载的改变,即均值电流大小的改变。如果不关心均值电流的大小,则在稳态的时候,Buck的波形总是一样的。
如果要输出的电压Vo增大,则上升的斜率变小而下降的斜率变大,保持占空比不变,一个周期后就回不到出发点。要能回到出发点,就要增大上升的时间,同时也就减小了下降的时间,既提高了占空比。可求得
ton/(ton+toff)=(Vo+Vd)/(Vin+Vd)
即,若不考虑二极管压降Vd,占空比与电压的变比是呈线性关系的。
输出电压不变,负载变大时,会如何?显然要经过一个调整过程。设想负载发生阶跃变化。这会使Vo变小,这促使控制器增大占空比。这一位置提供更多的能量,这个能量的增量,既要给出负载增大的部分,也要补足输出电容上Vo下降损失的部分。前一部分时功率恒定的,后一部分是能量恒定的。
必须注意的是,只要负载增大,就必须先增大占空比,否则不能恢复输出电压,提供增大的功率。在恢复输出电压之后,又必须降低占空比,恢复到稳态工作的状态,即负载增大前的占空比。
那么,负载增大,多出的能量是如何提供的?设想一个周期的开始,电流为I,电流上升至I+I,在电感中储存的能量为L(2Ii+i2)/2,然后又下降到I,把获得的能量给出去。由于i比I小得多,它的平方不计,就是LIi,Vi就是以这样大小的能量以能量块的形式发送到输出端的。
稳态时,L不变,I不变,i也不变。负载不同,L不变,i也不变,通过改变I来适应。
输入、输出和负载不变,T和ton也不变,改变L,会如何?显然,电流上升和下降的斜率变了。例如,L变大,则斜率变小。如果每个周期输送的能量为LIi,则实际输送的能量不会变,如果加上原先忽略的Li2/2,则这个被忽略的量的相对变化就不那么小了。要想储能多,就得电感小。
其它不变,输入电压Vin改变,如何?例如Vin变大。电流增大变小的斜率都会变大,同时占空比需要变小。占空比太小或者太大,意味着总有一个阶段的过渡过程的成分太大,因为mos管不是瞬间开关的,这不是好事。一般认为占空比不要小于0.2,大于0.8为好。
这是国半的一个5V3A输出的评估板,看它的样子,电感的个头不大,似乎也就是1x1cm见方。二极管也不错。
用光的LM2575电路,带有一个假负载,现在想可能是为了保证电路工作在电流连续模式。