TL431構成的自激式Buck變換器

　　引言

　　降壓型變換器在電子設備中有著廣泛的應用，是現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)的核心部分，它的運行狀態(tài)直接影響整個電力電子系統(tǒng)的工作性能。采用線性穩(wěn)壓器通過降壓必然會出現(xiàn)電源功率轉換效率過低的問題，降壓變換器（BuCk）又稱串聯(lián)開關穩(wěn)壓器或開關型降壓穩(wěn)壓器，既能提供所需的低壓電源、恒定的電流，又能有較高的轉換效率。

　　1、Buck變換器概述

　　Buck變換器也稱降壓型變換器。如圖1所示Buck變換器的模型電路，開關管VT受PWM控制。VT導通時（設導通壓降為零），加在電感L上的電壓為（Vi?V0），由于電感上的電壓恒定，所以電感的電流線性上升，其斜率為dIL/dt=（VI?V）/L，這使電感的電流IL為有階梯的斜坡，見圖2（a）IL線性上升區(qū)段。此時，電感電壓左正右負，二極管VD因承受反壓而截止，電源給電容C0充電及給負載供電。

　　VT關斷開時，由于電感電流不能突變，電壓反轉左負右正，VD導通，將電感L左端的電壓箝位于比地低一個二極管導通壓降（約1V）。此時，先前流過VT的電流現(xiàn)在轉移到流向VD，見圖2（a）線性下降區(qū)段，其斜率為dIL/dt=（Vo+1）/L，電感電流線性下降，電容C0放電及給負載供電。

　　如圖2所示Buck變換器的工作波形。圖2（a）中，當開關管VT和二極管VD分別關斷時，VT的Vce、VD承受的反向電壓Vrd均為Vi。ton期間，電感L由電壓（Vi?V0）勵磁、儲存能量，磁通量增加；toff期間，輸出電壓V0與開關導通時方向相反加到電感L上消磁、釋放能量，磁通量減少。根據(jù)“伏?秒相等原則”，則有如下等式成立。

　?。╒I-VO）×ton=VO×tOFF

　　考慮到toff=T-ton，上式可以轉化為

　　V0=ton*Vi/T=D*Vi（1）

　?。╝）CCM工作模式（b）DCM工作模式圖

　　2、Buck變換器的電壓波形

　　由于整個周期中電感電流IL始終沒有降到零，這種工作模式稱為CCM模式。在此狀態(tài)下，如果把電感的電感量減小或負載減輕，減到一定條件下會出現(xiàn)圖2（b）所示電感電流降到零的DCM模式。