01、降壓需求的應用

降壓電路Buck的出現來源于實際應用中的降壓需求的出現。

如果12V需要轉5V，一般我們會用幾種方案去做？

一個線性穩壓器LDO，如下圖中的LM7805，或者分立元件搭建三極管線性穩壓電路，但是這種線性穩壓電路只適合小電流場景（100~300mA）使用，一旦有大電流場景，功耗很大，需要外加散熱片，不適合使用；

從LM7805規格書來看，輸出電流要求在5mA到1A。可見，應用場景都是小電流。

那么如果使用開關電源的話，降壓型轉換器Buck電路無疑是比較好的選擇，拓撲簡單，成本低，同時適合大電流場景（1~5A）使用，比如筆記本電腦適配器外部輸出12V，通過內部Buck電路降壓至5V，為Type-C接口、USB接口，觸控板供電，機體盒的外部輸出12V，為HDMI接口、紅外接收器供電。下圖是我搜尋到的市面上降壓電路應用場景，可以看到Buck電路應用的電流要比線性穩壓器大，更重要的一點是，Buck這種非隔離開關電源相比于線性電源，效率更高，損耗更小。我們研發出開關電源，最重要的就是效率高！

02、原始的Buck電路

降壓需求：輸入電壓12V，目標輸出電壓5V。

根據這個降壓需求，下面講解一下Buck電路的演變過程。

原始的降壓電路如下圖。

一個12V電源V1，一個開關S1，一個限流電阻R1，一個電容C1。

 當開關閉合時，電源電壓給電容充電，電容兩端電壓上升，最終從0V上升到12V。

但是我現在想實現降壓到5v，怎么辦？

重新控制一次開關就可以實現。

電壓閉合，電容電壓爬升，只要達到5V我就斷開開關。最終維持在5.21V。

 此時就能實現降壓到5V的功能了。

現在加一個輸出負載1KΩ。

當開關閉合，負載上的電壓逐漸上升到5V，我斷開開關，電壓下降，此時再進行閉合，能量又會傳輸給后級，電壓又會升高，下降再閉合，這樣來回往復，我們只要開關足夠快，輸出電壓就能穩定在5V。

恰如武林至理：天下武功，唯快不破！

開關電源的精髓，就是利用高頻開關頻率。

這是開關電源最核心的控制思維，通過一個開關就能控制能量分批到達后級，從而可以控制輸出電壓最大值。

本期先了解一下開關電源核心控制思維，后面繼續更新開關電源工作原理，歡迎大家討論！