使用三极管打造DC-DC BUCK电路转

发表于 2015-11-17 21:13

为大家介绍一种比较适合新手来进行DIY的DC-DC Buck电路设计，如果初学的各位喜欢动手的话不妨亲自动手制作一下。在最初制作这个电路的时候，并没有预计到输出能带1A的负载。而且，不论带载能力，还是效率都比MC34063要高。空载时的输入电流极低，只有不到0.5mA。似乎很少有 IC 能做到这么低。

并且这个线路的在设计中存在一个不足就是输出电压的负载调整率差一些，但是我们一起来看看有没有什么办法能够改进一下。

Input = 12V

Output = 5.2V / 1A

下面让我们来说一下其中的工作原理。

当 Q1导通的时候：

(1)L1上的电流增加，同时输出的电压也升高。此时Q2导通，为Q1提供足够的基极电流。

(2)随着输出电压的升高，Q2的 Vbe逐渐下降(Vb点的电压由于稳压管D2的存在不能超过6V2), Q2 的Ice(也就是Q1的Ib)也随之下降。

(3)当Q1的Ib减小到不足以使Q1完全导通的时候，Vce变大。A点的电压下降一点点。这一点点的电压下降使得电容C2放电，放电方向如图所示。

发表于 2015-11-17 21:14

(4)C2的放电使得Q2的基极电压Vb下降，Ice随之减少。Q1的导通进一步变差，A点的电压也进一步下降。

(5)如此的反馈导致Q1，Q2迅速关断，A点电压下降到0V附近。由于C2的放电，把Q2的基极电压Vb拉低1-2V。图中绿色为A点电压，红色为Q2的Vb，蓝色为电感上的电流。

发表于 2015-11-17 21:15

当Q1关断的时候：

(1)L1上的电流经续流二极管D1继续为负载供电。其电流逐渐减小，输出端的电压也随之下降。

(2)Q2处于关闭状态。Q2的Vb此时不到5V。Vb电压不断升高，上升的速度取决于R4,C3和C2。实际上是输入电压Vin，通过R4对C3和C2充电。参看21帖中红色的波形。

(3)当Vb升高到一定的电压(大约6V左右，尚未达到6V2，此时的负载电压已经降低了0.1-0.2V)，Vbe已经达到 0.6~0.7V。Q2开始导通一点点。Q1随即也开始导通。A点的电压有所上升。

(4)A点的电压上升使得C2上产生电流。电流方向如图所示。该电流加速了Q2的导通，也进一步促使Q1导通，A点电压进一步升高。

发表于 2015-11-17 21:15

(5)此反馈效应致使 Q1，Q2迅速导通，L1上的电流开始增加，(此时Q2的Vb与负载电压一起上升，Q2保持导通)。之后重复通导的过程。

这次设计本打算采用5V6的稳压管，但手头上却没有材料。最后只能用6V2的稳压管进行制作，所以电压会偏高一些。频率会根据输出电流的变化而变化，所以纹波大概在200mVp-p左右。

发表于 2015-11-17 21:16

负载调整率比较差也并不一定完全是因为稳压管的电压不够稳定。请参看负载 500mA 时的 waveform，其中黄色线为输出电压，蓝色为 Q2 的 Vb。从图上看 Vbe 有大概 0.8V ，而不是 0.6 ~0.7V . 也就是说输出电压的变化有可能是 Vbe 的变化导致的 ~ 由于手上只有 500mA 的 waveform，没有办法比较。

发表于 2015-11-17 21:17

下面是没有 C2时的A点波形，线路看上去像是个线性稳压。电压降在三极管Q1上，管子很热。

发表于 2015-11-17 21:18

如果用电阻代替 C2，作用是一样的，但效果要差，下面是将 C2 换成 1K5 电阻和 4K7 电阻的波形。

发表于 2015-11-17 21:19

仿真的结果是可以工作，但是波形不是很漂亮。另外，就会出现一个问题，为什么电感上的电流下降的时候，输出电压还能上升?

发表于 2015-11-17 21:19

发表于 2015-11-17 21:20

这是因为由于电流和电压不是同步的。当电感电流下降到一定程度时，电容电压才会下降，要看负载电阻的情况。也就是说不管负载电阻大小如何，负载的电压总是要滞后一小会儿。我们需要做一下小改动，将

带125mA负载时纹波为2.5mV，这样一来这个电路就更加实用了。

发表于 2015-11-17 21:21

新手们可以按照以上的方法来自己动手设计并制作一款DC-DC BUCK来增强自己的动手能力，并且像文中那样，虽然遇到了一些问题，但还是努力去找出解决方法，最终充分理解其含义及工作原理。

发表于 2015-11-17 22:27

这个讲解的非常详细，可以试试看。

发表于 2015-11-19 22:05

这个资料很实用。

发表于 2015-11-19 22:06

设计的方案很齐全。

发表于 2015-11-19 22:07

楼主做过相关的测试吗？

发表于 2015-11-19 22:08

确实设计的不是很难的。

发表于 2015-11-19 22:09

精度能够达到要求吗？

发表于 2015-11-19 22:09

而且方案很实用，buck电路一般使用芯片设计的。

发表于 2015-11-19 22:12

用UC3842设计BUCK电源

发表于 2015-11-19 22:13

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