【導(dǎo)讀】電子電路常見的一種設(shè)計是BUCK電路，本文要介紹的就是BUCK電路的時域分析。在特定的輸入下用輸出量表達(dá)式來分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性就是時域分析的功能。本文就來講解時域分析的細(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，電容是放電的。此時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算之后為何實際輸出的電壓跟這個模型分析不同呢？
要解決這個問題就需要對BUCK電路的原理非常了解，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時，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周期內(nèi)電感電流的變化量為零，導(dǎo)通時電感電流的上升量與截止時電感電流的下降量是相等的。一個周期內(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)的一個周期內(nèi)進(jìn)行時域分析，這是前提。在這個開關(guān)周期內(nèi)進(jìn)行時域分析，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，輸出電壓波形跟實際推倒的是否一致。當(dāng)開關(guān)管閉合的時候，把這個電路解分成零輸入解跟零狀態(tài)解，方便計算。但是對于零輸入解，這里存在一個問題，是否能把此時的零輸入看成電感跟電容兩個獨(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，用疊加定理計算求解其零輸入解？
開關(guān)管截止時，電感所儲存的能量釋放出來，但這個時候極性是相反的，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此時應(yīng)該是起到一個低通濾波的作用，不要把這個電容理解的很大，電容不能看作電壓源。
圖2
圖3
一個周期內(nèi)電容充放電相等，在關(guān)閉狀態(tài)，電容放電時電感電流為零，在整個周期內(nèi)，電感器兩端電壓為零，這個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
舉個例子，如果用汽車來做比喻，當(dāng)踩油門時，速度提高，相當(dāng)于當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時的電壓Uon加在電感上，電流沿斜線上升。當(dāng)踩剎車時，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)，掌握合適的時間，盡管汽車不穩(wěn)定，但會繼續(xù)前進(jìn)，得到一個平均速度，取決于加速和剎車的時間周期。
在功率變換中，這個不穩(wěn)定現(xiàn)象類似電流紋波，變換的電流=變化的開時的電流=變換的閉合時電流以及感應(yīng)的平均電流，此時電容吸收這個紋波，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電路中的時效問題進(jìn)行較為全面的分析。與此同時，還通過生動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電路的時域分析有進(jìn)一步的理解。
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