Buck电路设计应用

以下文章来源于电力电子技术应用 ，作者elyjah

Buck 电路设计应用

1.Buck 电路参数设计

Buck 变换器是一种输出电压低于输入电压的非隔离型直流变换器，其拓扑结构如下所示。Buck 电路输入与输出电压的关系式为Vout=DVin ，D为占空比。

图1

Buck 电路的参数受输入电压、输出电压、输出电流、开关频率等的影响。增加开关频率、加大滤波电感和滤波电容可以减小输出电压纹波;同时增加开关频率、加大滤波电感可以减小滤波电感电流纹波。

2.Buck 电路的数学模型

Buck 电路的交流小信号电路模型如图2所示，具体推导过程在此不再详细说明，有兴趣的小伙伴欢迎咨询探讨。

图2

开关电源的控制回路框图如图3所示，其中Gc1(s)、Gc2(s)分别为电压环和电流环调节器的传递函数，Gm(s)是载波的传递函数，Gvd(s)为开关管的输入到输出电压的传递函数，Gid(s)为开关管输入到输出电流的传递函数。传递函数的具体计算过程在此不再详细说明，有兴趣的小伙伴欢迎咨询探讨。

图3

3.Buck 电路仿真应用

对于小功率场合，Buck 变换器一般可用于手机充电器，电脑适配器等;对于中大功率场合，Buck 变换器可用于超级电容充电储能电池充电等。需要说明的是，Buck 电路只适用于单向充电多应用于用电侧。

上面利用 Matlab 搭建了车载超级电容的充电模型，充电装置采用 Buck 模块并联结构，其基本工作流程如下:

(1)恒流充电阶段，此阶段电容电压低，以恒定大电流的方式进行充电，可以实现超级电容的快充;

(2)恒压限流充电阶段，由于充电装置功率的限制，当电压上升到一定阶段时，要逐渐降低充电电流的大小，不仅可以避免充电装置超负荷运行，也可以对超级电容起到保护作用;

(3)恒压涓流充电阶段，此时电容电压已达到充电目标值,超级电容开始进入浮充阶段。

本文对 Buck 电路的设计应用进行了简要概述，详细设计过程不在此进行过多说明。