BUCK电路面试相关笔记

BUCK电路含义降压式Buck变换器异步BUCK拓扑电路由开关管Q二极管D输出滤波电感L和输出滤波电容C构成。为何要使用BUCK电路以12V转5V为例当提及电压变化输出的时候我们第一时间会想到利用电阻的分压原理。但是这样做会产生一个问题那就是当后续负载变化的时候他与R2的等效电阻就会影响分压的变化达不到我们需要的5V的要求。为什么使用开关使用电阻降压会烧掉多余的能量发热严重。开关相当于一个极速水闸只有“全开”和“全关”两种状态理想情况下导通电阻接近0、关电漏电为0理论上不消耗功率全靠“切时间”而不是“耗能量”来降压这是BUCK电路效率高达90%以上的根本原因。为什么使用电容、电感以12V转5V为例我们需要一个元器件将大于5V的能量储存起来在低电平的时候将能量释放以填补低电平的空缺对于这种器件我们首先想到的就是利用电容。于此同时我们注意到另外一个问题那就是电容两端的电压是不能突变的由公式我们可以知道当dt极小的时候所造成的I会特别大因此就会带来一个非常大风险。因此我们需要减少电流的变化以达到减少电压的变化。对于这个性质 我们联想到利用电感串联在主回路当中以达到相应的效果。那你可能会问为什么不直接使用电容呢因为电容也是一个能减缓变换的器件。原因很简单因为前面周期性的输出同样会导致这个电容的两端电压突变。实质上还是没能避免电容两端电压突变的一个这样的问题所以综上所述我们可以使用电感来解决这个问题。为何在拓扑结构当中会使用二极管原因就是因为电感的特性。因为我们在这个电路(未加二极管)当中实际上还是利用了MOS管的导通与不导通状态切换来实现的那么这样不可避免的就会使得电流会有所突变因为在MOS管导通的时候有电流在非导通状态下是没有电流流过的因此在一个极短的时间之内流过电感的电流是会产生突变的而电感的特性是流过电感的电流是不能突变的对此我们需要一个能让电流流进的回路也就是我们这里的MOS管作为开关在断开的时候可以流过的回路。对此我们联想到了二极管的一个作用那就是续流它做续流二极管的时候可以保证在MOS管断开的时候电感的电流能通过负载、二极管构成这样的一个回路。为什么不直接利用导线呢因为使用导线也可以使电流流回到电感。我们注意到一个问题我们只是在开关断开的时候才需要一个这样的回路。如果使用导线在开关闭合的时候也就是MOS管导通的时候他的电流会直接通过这条路流到我们的地线也就不会再通过电感了。因此这里我们只需要一个单向导通的器件也就是二极管。