DCDC Buck型电路(降压)-一文全解

出处:网络整理时间:2026-06-08
  DCDC降压分为同步与异步,它们明显的区别就是:同步性DCDC芯片不需要续流二极管;而异步性DCDC芯片需要配一颗肖特基二极管。
  关于同步与异步性DCDC,在使用时,只需要注意异步DCDC需要添加一颗肖特基二极管就可以,具体是同步还是异步,可以参考DCDC规格书手册。

  下面具体来解释DCDC Buck是如何工作的?

  典型的DCDC buck
  L1: 蓄能电感;Q1: 开关管;D1: 续流二极管;C1: 输入电容;C2: 输出电容
  当Q1导通时,输入电源、L1、Q1、负载形成回路,同时给蓄能电感L1和电容C2充电;当Q1断开时,L1、C2、D1继续和负载之间形成回路,D1只有当Q1断开时才导通,当电感与电容存储的能量快被负载消耗完时,再使Q1导通继续存储能量,给Q1栅极提供一个PWM信号,这样负载就能源源不断的得到能量,只需要控制PWM的占空比就能控制输出平均电压的高低,电感与电容的能量是由输入电源为其蓄能得到的,因此电感与电容的输出的能量不可能超过输入电源,所以输出电压低于输入电压。
  由于MOS工作在开关状态,MOS管导通时由于导通电阻很低,所以能量损失极小,所以此种结构的稳压电路效率很高,可达85%以上。

  下图为同步整流原理

  同步整流DCDC
  Q1: 开关管;Q2: 续流管;L1: 蓄能电感;C1: 输入电容;C2: 输出电容
  与异步整流相同,与之不同的是用MOS管Q2代替续流二极管,用一对反向的PWM分别控制Q1和Q2,当控制Q1的PWM波是高电平时,Q1导通,而此时控制Q2的PWM为低电平,Q2截止,输入电源、Q1、L1、负载形成回路,并且输入电源为蓄能电感充电;当PWM倒相时,Q1截止,Q2导通,L1、负载、Q2重新形成回路,输出电容和电感分别为负载提供电压和电流。
  由于MOS管的导通电阻远远小于二极管压降,所以用MOS管代替续流二极管,可以提高工作效率。

  DCDC电路中,输入电压与输出电压的关系,在不考虑MOS管或者二极管的压降时:

  Vout=Vin*D
  D: PWM波的占空比,占空比越大,MOS管导通时间越长,对电感充电蓄能的时间越长,输出电压就会越大。
  假设,输入电压为36V,要求输出电压为5V,那么D=5/36=0.1389=13.89%,说明DCDC在MOS处的占空比为13.89%.
  PCB布线要点
  当使用异步整流电路时,二极管会作为电感放电时的一个回路,所以二极管、电感、负载的铜线要一样宽。
  为什么在DCDC芯片电路中,一般都需要在BS与SW之间串联一颗电容?
  看上图中的Q1管N-MOS,如果需要导通,那么G极要比S极电压要高,而S极则接入了负载,是有电压,所以要想MOS完全导通,则需要一个比S极更高的电压在G极上,那么在BS与SW之间加电容,相当于是用电荷泵给G极做升压以让GS导通。
  那么什么是电荷泵电路?
  如下图:
   D1、D2为肖特基二极管,XFG1为PWM方波发生器。
  工作原理:假设XFG1输出为5V的PWM方波。
  当XFG1为低电平时,则输出为0V,5V电源给C1充电,所以C1两端电压为5-0.3=4.7V;当XFG1输出高电平时,由于电容两端电压不能突变,C1上面电压本来是4.7V,再加上高电平方波为5V,则电容两端电压为5+4.7=9.7V;再经过D2有大约0.3V的压降,则剩下9.7-0.3=9.4V,所以,输入为5V,输出有9.4V左右。则完成了升压。
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