Posted By Liang Bird on 10 月 11, 2021 in Maker電子學, 交換式電源, 教學文 | 1 comment

我們花了八次的篇幅，介紹了 boost converter 交換式升壓轉換器的原理與應用，接下來我們要進入交換式電源的另一個常用結構：buck converter，也就是可以降壓的交換式電源。

Buck converter 很多時候又叫做「step-down」converter，step-down 這個名字看起來跟降壓就比較有關係，至於爲什麼降壓的交換式電源叫做「buck」，則和它的工作原理有關（這裡先賣個關子）。

Buck conveter 的工作原理與 boost converter 有諸多類似之處，因此如果讀者已經熟悉前幾回講過的 boost converter 原理，就能很快掌握其中的精神。

Buck 降壓結構

照例我們先來看看 buck converter 的電路結構。

（圖片來源：Bird 提供）

上圖是一個經過簡化的、典型的 buck converter 電路。我們用電池的符號來代表輸入電壓源、電阻的符號來代表負載。

這個電路看起來是不是跟 boost converter 有幾分相似？它們一樣都有一個儲能電感 L1、一個二極體 D1、一個切換開關 SW1，以及一個輸出電容器 C1；與 boost converter 不同的是，這幾個零件的相對位置改變了，因此運作原理也稍有不同。

儲能電感

電感是交換式電源中非常關鍵的一個零件，我們再來複習一下它的工作原理。

電感是一種用「磁場」來儲存能量的電子零件，當我們施加一個電壓在電感上時，會開始有電流流過電感。電流流過電感時，會在電感上面產生一個磁場，這是物理學上的厄斯特定律，而另一個很妙的現象是，根據法拉第電磁感應定律，變化的磁場會感應出一個電動勢，因此建立在電感上面的這個變動磁場，又會在電感上感應出一個電動勢，這個現象稱之爲電感的「自感」現象。

由於自感現象，電感有一種抵抗電流變化的傾向。當我們加一個電壓在電感上時，它不像電阻一樣會馬上建立一個 I = V/R 的電流，而是從 0 開始，電流逐漸上升。