Buck 降压电路:从零开始理解开关电源
从最朴素的降压需求出发,一步步回答:为什么不能用电阻分压?开关能降压吗?电容、电感分别帮了什么忙?最终它们组合在一起是如何实现高效 DC-DC 降压的。
从最基础的电路概念出发,逐章深入开关电源的核心拓扑与设计方法。
这个系列从最朴素的降压需求出发,带你理解开关电源的每一个关键环节。每章聚焦一个主题,配合可交互的电路仿真,边学边跑。
从最朴素的降压需求出发,一步步回答:为什么不能用电阻分压?开关能降压吗?电容、电感分别帮了什么忙?最终它们组合在一起是如何实现高效 DC-DC 降压的。
上一章我们搭好了 Buck 变换器。但 Buck 在不同负载下行为截然不同:重载时电感电流永不归零(CCM),轻载时电流会'断流'(DCM)。本章深入分析这两种模式,推导纹波公式,找到模式切换的边界条件。
前两章分析的都是稳态理想条件:VIN 恒定、负载不变。现实中负载会突变(CPU 从空闲切到满载)、输入会波动(电池放电)。本章用仿真展示这些工况下开环 Buck 的输出如何偏离目标,引出反馈的必要性。
上一章展示了开环的三个问题:负载变轻输出升高、VIN 变化输出跟着飘、无法自动纠正。本章用真正的闭环电路(分压采样+比较器+锯齿波=自动 PWM)逐一解决这些问题,并讨论比例反馈的局限。
前一章的比例反馈改善了调节但精度有限——提高增益又会引发振荡。本章从高增益振荡的现象出发,引入频域分析(Bode 图、相位裕量),再通过 Type-II 补偿网络同时实现高精度与稳定性。
二极管→MOSFET 同步整流、导通/开关损耗、效率曲线
电感饱和、电容 ESR、MOSFET Rdson/Qg、热设计