降压（Buck）变换电路设计原理、参数取值及MATLAB仿真实验

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降压（Buck）变换电路是一种输出直流电压小于等于输入直流电压的单管非隔离直流变换电路。降压电路图如图1所示。

Buck变换电路的两个工况如图2所示，即主开关管导通和主开关管截止两种情况。

为了方便分析Buck电路的稳态特性，简化推导公式过程，给出如下假设：

1）开关管、二极管均是理想器件，即不考虑导通时的管压降、可以瞬时导通或瞬时截止，且截止时不产生漏电流。

2）电感、电容是理想元件。电感工作在线性区而没有饱和，寄生电阻为0，电容的等效串联电阻也为0。

3）输出电压中的纹波电压与输出电压的比值很小，可以近视忽略。

首先，定义占空比D为开关管导通时间ton与开关周期Ts的比值，即D=ton/Ts。

根据电感电流是否连续，Buck电路有3中工作模式，即：连续导电模式、不连续导电模式和临界状态。电感电流连续是指输出滤波电感的电流始终大于0；电感电流不连续是指开关管在关断期间有一段时间流过滤波电感的电流等于0；临界状态是指在这两种工作模式之间有一个临界连续模式，即在开关管关断末期，滤波电感的电流刚好下降为0。

输入电压与输出电压关系的推导

下面具体分析一下工作稳态的情况，得出输出与输入之间的关系。

主开关导通时，如图2-1所示，直流电源电压通过开关管直接加到二极管两段，二极管因承受反向电压而截至。电流流过电感，稳态时输入输出电压保持不变，则电感两端电压的极性为左正右负，忽略管压降，可以得出电感电流线性上升的增量为

主开关截止时，Buck变换电路如图2b所示。电感两端电压的极性为左-右+，二极管导通，忽略二极管压降，同样认为电感中电流可近视为线性下降，下降的绝对量表示为

电路工作在稳态时，电感电流的波形必然周期性重复，开关管导通期间电流的增加量等于关断期间电流的减少量。进而可以推导出Uo=DUs。

可以看出，改变输出电压的大小，可以通过调节开关管的占空比得出。由于D