BUCK降压控制电路指南：从原理到实现
BUCK降压控制电路指南：从原理到实现
前言
与BOOST电路类似，BUCK控制电路也是常见的DC-DC变换电路之一。与BOOST电路相比，BUCK电路具有可以空载运行、不会因占空比过高而损坏的优点。本文将详细介绍BUCK电路的控制方案和具体电路实现。
一、软件思路
单片机输出一路PWM信号，通过调整PWM占空比来控制输出电压的大小。具体来说，通过电压电流检测电路检测输出电压或电流，然后将检测到的信号送入PID控制器。PID控制器根据目标电压或电流与实际值的差值，调整PWM占空比，从而实现电压或电流的稳定输出。
二、硬件电路
1、主电路拓扑
BUCK电路采用同步整流拓扑结构，主要由两个MOS管Q1和Q2组成。Q1和Q2的GS端分别接PWM信号和反相PWM信号，使得在任意时刻只有一个MOS管导通。当Q1导通时，输入电压对电感L1充电；当Q2导通时，电感L1释放能量给负载。通过控制Q1和Q2的导通时间比例，即可控制输出电压的大小。
2、驱动电路拓扑
驱动电路采用IR2104S半桥驱动芯片，将单片机输出的PWM信号转换为互补的驱动信号。具体来说，当单片机输出20kHz、占空比40%的PWM信号时，IR2104S会输出两个互补的PWM信号：LO口输出占空比60%的信号，HO口输出占空比40%的信号。这两个信号分别驱动Q1和Q2，实现BUCK电路的开关控制。
3、采样电路拓扑
采样电路包括电压采样和电流采样两部分。
电压采样电路通过运放实现电压缩放。假设输出电压为33V，通过电阻分压和运放电路，最终在单片机的ADC输入端得到1V的电压信号。单片机通过内部算法将这个电压信号转换为实际的输出电压值。
电流采样电路采用INA213电流放大芯片。当负载电流为1A时，采样电阻R30两端产生10mV的电压降。经过INA213放大50倍后，得到500mV的电压信号，送入单片机进行检测。
总结
通过上述电路，可以实现对BUCK电路输出电压和电流的精确控制。在PCB布局时需要注意信号线的布线质量，尽量缩短信号线长度，减少杂散电容和电感的影响，以保证电路的稳定性和可靠性。