开关电源宝典 | 3分钟搞懂BUCK降压电路的基本原理
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/ 电路结构 /
Buck 电路是一种基本的 DC-DC 降压变换器，其典型结构包括：
开关管 (MOSFET)：负责斩波输入电压
续流二极管：开关管关断时提供续流路径（仅异步降压电路存在）
滤波电感 L：储能和电流平滑
滤波电容 C：电压平滑和纹波抑制
负载电阻 R：电路输出端负载
根据续流方式不同，BUCK电路分为异步和同步两种拓扑。异步电路使用二极管续流，结构简单成本低；同步电路用MOSFET替代二极管，效率更高，适用于大电流应用。
图1：异步降压电路拓扑和同步降压电路拓扑
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/ 工作原理 /
BUCK电路工作基于电感的能量存储和释放特性，通过开关管周期性导通和关断实现电压转换。
以异步Buck降压电路为例，工作在连续导通模式 (CCM) 时，存在两种开关状态：
状态 1：开关管导通 (Ton)
输入电压 Vin 直接加在电感 L 两端
电感电流 iL 线性上升，储存能量
电容 C 充电，同时向负载供电
状态 2：开关管关断 (Toff)
电感电流通过续流二极管续流
电感释放能量，电流线性下降
电容 C 放电，维持输出电压
图2：降压电路CCM模式的电感电压和电流波形
图3：降压电路CCM、BCM和DCM模式的电感电流波形
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/ 基本关系 /
在稳态条件下，Buck 电路的基本关系为：
输出电压与输入电压关系：
Vin是输入电压，Vout是输出电压，D是占空比。
这可以通过电感“伏秒平衡”严格推导得到，参考[ BUCK电路核心参数解析 | CCM直流增益推导的2种方法 ]。
D占空比：
Ts 为开关周期，Ton 为开关管导通时间。
因为Ton始终小于Ts，所以D始终小于1，所以Vout始终小于Vin，这就是BUCK降压电路能够实现“降压”（也就是输出电压小于输出电压）的奥秘。
电感纹波电流：
Vin是输入电压，D是占空比，L是电感值，fs是开关频率（开关周期的倒数）。在这四个参数确定的情况下，该公式对应的纹波电流ΔIL就是确定的，参考图3.
电感值越大、开关频率越高，结果就是电路中的纹波电流越小。
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/ 小结 /
BUCK降压电路通过控制开关管占空比实现电压转换，是现代电子设备中不可或缺的电源转换电路。
掌握BUCK电路的基本原理非常必要，它不仅是学习更复杂电源拓扑的基础，也是设计高效稳定电源系统的前提条件。
原文标题 : 开关电源宝典 | 3分钟搞懂BUCK降压电路的基本原理
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