【導(dǎo)讀】電子電路常見的一種設(shè)計(jì)是BUCK電路，本文要介紹的就是BUCK電路的時(shí)域分析。在特定的輸入下用輸出量表達(dá)式來分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性就是時(shí)域分析的功能。本文就來講解時(shí)域分析的細(xì)節(jié)。
有這么一種情況，穩(wěn)態(tài)以后的Buck電路，當(dāng)開關(guān)管閉合，電感電流比負(fù)載電流小時(shí)，電容是放電的。此時(shí)能否把電容跟電阻看成RC零輸入狀態(tài)進(jìn)行求解輸出電壓？如果可以，那么在按照此方法計(jì)算之后為何實(shí)際輸出的電壓跟這個(gè)模型分析不同呢？
要解決這個(gè)問題就需要對BUCK電路的原理非常了解，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，電感L的能量釋放出來，電容C中儲存的能量就通過二極管與L釋放到R上，此時(shí)如果想研究“當(dāng)開關(guān)管閉合的，電感電流比負(fù)載電流小的時(shí)候”應(yīng)該是不連續(xù)模式，，即便是連續(xù)模式，都是根據(jù)電感中在周期內(nèi)是否有電流來決定的，也就是說不能撇開電感分析Buck電路的時(shí)域。
降壓電路即Buck變換電路，在降壓模式中，輸出電壓只與輸入電壓和占空比有關(guān)。如果降壓電路在一個(gè)周期內(nèi)電感電流的變化量為零，導(dǎo)通時(shí)電感電流的上升量與截止時(shí)電感電流的下降量是相等的。一個(gè)周期內(nèi)電容近似為線性充電，充電電荷為電感電流紋波，此電容一般按輸出濾波來說的，輸出電壓中紋波電壓分量的大小。
圖1
附圖講解比較容易理解，如圖1，圖中綠圈的紅三角形即電容充電近似線性充電。
在開關(guān)的一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行時(shí)域分析，這是前提。在這個(gè)開關(guān)周期內(nèi)進(jìn)行時(shí)域分析，主要是為了觀察連續(xù)模式下負(fù)載電流大于電感電流時(shí)，輸出電壓波形跟實(shí)際推倒的是否一致。當(dāng)開關(guān)管閉合的時(shí)候，把這個(gè)電路解分成零輸入解跟零狀態(tài)解，方便計(jì)算。但是對于零輸入解，這里存在一個(gè)問題，是否能把此時(shí)的零輸入看成電感跟電容兩個(gè)獨(dú)立的零輸入的疊加？即電感當(dāng)成電流源，把電容當(dāng)成電壓源，用疊加定理計(jì)算求解其零輸入解？
開關(guān)管截止時(shí)，電感所儲存的能量釋放出來，但這個(gè)時(shí)候極性是相反的，由于開關(guān)管的作用，輸出電壓疊加的是不需要的交流紋波，LC此時(shí)應(yīng)該是起到一個(gè)低通濾波的作用，不要把這個(gè)電容理解的很大，電容不能看作電壓源。
圖2
圖3
一個(gè)周期內(nèi)電容充放電相等，在關(guān)閉狀態(tài)，電容放電時(shí)電感電流為零，在整個(gè)周期內(nèi)，電感器兩端電壓為零，這個(gè)過程的波形上面已經(jīng)提供了，網(wǎng)上隨便也能找到，考慮電容有等效電阻，對輸出電壓的紋波有影響
舉個(gè)例子，如果用汽車來做比喻，當(dāng)踩油門時(shí)，速度提高，相當(dāng)于當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)的電壓Uon加在電感上，電流沿斜線上升。當(dāng)踩剎車時(shí)，汽車速度降低，相當(dāng)于當(dāng)開關(guān)管閉合，去掉外加的電壓，電感電壓反向，感應(yīng)電壓相當(dāng)于剎車閘作用于電感上，即Uoff，由于其方向與Uon方向相反，電流斜線降低，如先踩油門（Uo），然后剎車（Uoff），不斷的快速重復(fù)，掌握合適的時(shí)間，盡管汽車不穩(wěn)定，但會(huì)繼續(xù)前進(jìn)，得到一個(gè)平均速度，取決于加速和剎車的時(shí)間周期。
在功率變換中，這個(gè)不穩(wěn)定現(xiàn)象類似電流紋波，變換的電流=變化的開時(shí)的電流=變換的閉合時(shí)電流以及感應(yīng)的平均電流，此時(shí)電容吸收這個(gè)紋波，從而可按要求向負(fù)載提供穩(wěn)定的直流。
本篇文章通過問題的提出，對BUCK電路中的時(shí)效問題進(jìn)行較為全面的分析。與此同時(shí)，還通過生動(dòng)的舉例來幫助讀者加深理解。希望在閱讀過本篇文章之后，大家能夠?qū)UCK電路的時(shí)域分析有進(jìn)一步的理解。
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