Buck电路详解：同步整流提升电源效率

"同步整流电路分析-BUCK_电源工作原理" 同步整流电路是一种用于提高开关电源效率的技术，特别是在低输出电压、高输出电流的应用中，如CPU供电。传统的非同步整流电路使用肖特基二极管作为续流元件，但由于其固有的正向电压降，会导致较大的功率损耗，从而降低了电源的整体效率。因此，对于高效率要求的系统，同步整流电路是首选，因为它可以使用MOSFET替代二极管，减小电压降，从而减少功率损失。 Buck电路，也称为降压电路，是开关电源中的基本拓扑之一。其工作原理基于电感的能量存储和释放。在电路中，Vin代表输入电压，Vo代表输出电压，D是开关占空比，L是电感，Io是输出电流，S是开关MOSFET。根据L的伏秒平衡原则，输入电压与输出电压之间的关系可以表示为Vo = Vin * D，而电感电流的变化率与输出电压和占空比有关。 在Buck电路的工作过程中，当开关MOSFET导通时（ON状态），电感L通过Vin充电，电感电流DeltaILon增加，根据公式DeltaILon = (Vin - Vo) * Ton / L，其中Ton是开关导通的时间。当开关断开（OFF状态），电感通过负载放电，电感电流DeltaILoff减小，根据公式DeltaILoff = Vo * Toff / L，其中Toff是开关断开的时间。 输出电容C负责平滑输出电压，其电流波形与电感电流互补，确保输出电压的稳定。为了降低输出纹波电压，通常会选择具有大工作纹波电流能力和低ESR（等效串联电阻）的电容，若需要进一步减小纹波，可以并联多个小容量电容。 Buck电源的工作模式分为连续电流模式（CCM）和断续电流模式（DCM）。在CCM中，电感电流在整个开关周期内保持连续，功率计算公式为Po = 1/2 * L * (IL1^2 - IL2^2)，而DCM中，电感电流在一段时间内为零，功率计算公式为Po = 1/2 * L * IL2 = V0^2 / R，其中IL是负载电流，R是负载电阻。 在CCM模式下，负载电流变化时，电感电流的直流分量Io会变化，但纹波电流分量不变。而在DCM模式下，电感电流的绝对值会随着负载减小而达到零，这会导致输出电压的纹波更大。 理解Buck电路的工作原理对于设计和优化电源系统至关重要，特别是在同步整流的应用中，能够有效地提升电源效率，满足现代电子设备对高效能、低能耗的需求。