详解buck电路中输入、输出电压、占空比三者之间的关系
电路设计中的电路形式纷繁复杂,多种多样。而buck电路是最为人熟知的电路设计。也是广大新手比较喜爱的一款电路设计。本文就详解了buck电路中输入、输出电压、占空比三者之间的关系。
下面首先对案例进行说明,当改变UC3843的RT电阻时,相应的输出方波的占空比一定会改变,那么负载上的输出电压Vo也会改变。但经过计算,Vo与输入电压12V之比并不等于选定RT后对应的占空比,这便出现了问题。
从上面的问题来看,是否是电压反馈的问题呢?通过试着将两个用于电压反馈的大电阻(50K,20K)进行不同阻值的配对,但是无论怎么改,负载输出电压并没有明显变化(不超过0.5V)。
总的来看,这个例子中的出现的问题就是在buck电路中的UC3843的RT电阻阻值对应的占空比D,与“负载输出电压Vo与输入电压12V之比”之间的关系并不明确。通过下面的一些图例来进一步说明问题。
图1
依照上图进行仿真,数据如下。(Saber软件)
图2
第二幅图中,橙黄色曲线为UC3843的2脚电压,绿色曲线为1欧姆负载上输出电压,蓝色曲线为MOS管G极驱动方波。
图3
占空比超过50%的情况下,为何负载输出电压却只有3.5V不到?
对案例中的问题有了大致的了解之后,接下来就可以进行问题的分析了。首先在使用3843时没有看到经过升压或者电平转换直接推高端NMOS的经过,有可能MOS管不能完全工作在开关状态,而可能工作在放大区,此时MOS管的损耗巨大。建议将IRF150换成一个PMOS,然后3843通过控制PMOS来实现NMOS开关。
之所以为大家介绍这种解决方法,是因为目前大多数的内置内置MOS管的BUCK芯片均采用这种思路,电路中包含自举电路将驱动升压。满足MOS管的Vgs大于10V以上时,如果MOS的损耗还是很大,那么就意味着可能是芯片的驱动能力出现问题。想要验证最大占空比是否受到限制,则可以增大输入电压,减小输出电压,再看输出电压是否正确。使用3843直接控制P-MOS效果同样,只是逻辑上相反
结语
本篇文章针对buck电路当中输入电压、输出电压、占空比之间出现的一种问题进行分析,并给出了相应的解决方法。希望大家在看过本篇文章之后能够有所收获,解决出现在自己电路中同样的问题。