BUCK电源案例之滞回电路

我们知道MOS管需要开通快关断快，这样才能减少损耗，那MOS管的前级驱动电路一般情况都使用三极管推挽电路实现，我们先定前级驱动电路的电源是12V，我们来看一下电路是怎么搭建的。

如图一示，我们来分析一下这个电路，后面是BUCK的拓扑前面是推挽电路，12V电源经过限流电阻10K，到N管B极和P管B极，当ON时N管导通Ib=1mA左右的电流，12V电源通过10R对MOS管GS电容充电，当GS电压充到3V时MOS管开始导通，当OFF时，GS电容通过10R电阻对P管放电，还可以经过下拉电阻放电当GS电容电压低于3V后MOS管关断，接下来我们继续看：

（▲图一)

分析思路时我们说要用比较器做双阈值电路输出三角波，用比较器输出PWM波，那可以确定我们需要两个比较器，因为我们供电电源定为12V，所以我们需要比较器的输入电压范围是宽电压的，综合考虑下来我们选择LM393DT/SO-8，我们来分析一下三角波电路该怎么搭建滞回比较器，滞回比较器正输入端用电阻分压做出一个分压值，且需要接正反馈电阻，让比较器更加快速的翻转，为什么呢？

因为之前我们分析思路时候说过，需要给电容充放电时候绕开大拐角,众所周知负反馈是用于使系统稳定的，那正反馈是使的系统输出上升下降沿更陡，这正是我们需要的所需要的，所以滞回电路需要接正反馈，比较器负端要接电容，因为要对电容进行充放电所以负端直接接电容，比较器输出端接电阻到电容一端给电容当充放电电阻，如图二示，接下来我们看一下滞回电路中参数如何选择。

（▲图二)

为使电容绕开充放电大拐角我们选择电源电压的1/3处为低阈值，2/3处为高阈值，则高阈值为8V，低阈值为4V，当电容上的电充到8V的时候让比较器输出低，开始给电容放电，当电容上的电放到4V时，让比较器输出高，开始给电容充电，如图三示。

（▲图三)

需要保证I1回路电流为1mA,我们先把R94、R98阻值确定下来，电源电压12V，支路电流1mA,那R94、R98总阻值10K左右，那就取R94=4.7K,R98=5.1K，确定好电阻阻值后，来看一下比较器输出高和低时候滞回比较器的等效回路，输出高回路如图四示。

（▲图四)

（▲图五)

（▲图六)

当比较器初始上电时电容上是没有电压的，也就是说这时候比较器会输出高电平然后给电容充电，当电容上的电压充到8V时，比较器输出低电容开始放电，当放到4V时又开始充电，这样我们就可以确定比较器输出高电平和低电平时正输入端的阈值电压是多少看一下比较器输出高时的等效电路如图四示，要想给电容充电这个回路不影响R95和R96的分压值，从内阻法分析是不是要R5的阻值远远大于R95和R96,内阻不在一个量级，电容的充放电回路就钳位不了分压电位，那我们取R5=20K,先把电容充电回路取消掉，如图五示，那我们再来看一下比较器输出低电平时候的等效电路，如图六示，这个电路中只有R96不确定，那我们根据叠加定理我们可以列一个等式。

当比较器输出低时R96计算：已知R94=4K7,R98=5K1

当比较器输出高时R95计算：已知R94=2K、R98=10K、R96=4.358*10³Ω

总结：R94=4K7、R95=1.216*10³Ω、R96=4.358*10³Ω、R98=5.1*10³Ω

接下来我们计算频率为20KHz时，怎样计算电容的容值，已知R5=20K，f=20Khz，电容电压从4V----8V,设Vc1=8，Vc2=4

那电容上最大的充电电流可以这么计算：

电容上最小充电电流为零，那电容的平均充电电流用下面等式计算：

那电容上最大的放电电流可以这么计算：

那电容上最小的放电电流可以这么计算：

可以得出电容的平均放电电流为：

电容上的电压差用∆V表示：

电容电流充电公式：

对于电容充电而言：

对于电容放电而言：

综上所述：

而三角波频率f=20Khz得:

因为Ic*Tc=If*Tf，则

分别使用充放电公式计算电容的值：

最终得到电容的容值为：C=9.375*10^-10 F

我们可以取一个1nF的电容即102，X7R材质，频率会有细小误差，实际调试过程中使用示波器实测频率再做调整，至此滞回比较器所有参数均已求出，计算参数是理论指导，具体数值还需实际测试中确定。

附：网盘链接中提供载波频率16KHz、20KHz、40KHz的参数计算过程使用软件Mathcad 15

审核编辑：汤梓红