按變換功能分，dc－dc變換器分為兩種：一種是電壓－電壓變換器，一種是電流－電流變換器。磁懸浮控制力矩陀螺用高速永磁無刷直流電機的調速要求是直流側電壓隨電機轉速變化而改變，因此這里采用電壓ˉ電壓的buck降壓變換器。若需擴展調速范圍，則可采用buck￣boost或cuk變換器。

　　buck變換器、buckˉboost變換器和cuk變換器工作中都存在著兩種導電模式，即連續導電模式和不連續導電模式。連續導電模式是指在一個周期中能量傳遞電感電流或能量傳遞電容電壓總是大于零，即電感電流或電容電壓是連續導電的；不連續導電模式是指在一個周期中電感電流或電容電壓有一段時間為零，即它們在一個周期中導電是不連續的。本節在后續的介紹中只討論電感電流連續導電的情況。

　　buck變換器是pwm型dc-dc變換器中最簡單，也是最基本的一種，其電路拓撲如圖1所示。

　　其工作原理是當vt導通時，二極管vd截止，其等效電路如圖2所示。電源ui通過能量傳遞電感乙向負載r送入能量，同時使電感l能量增加；當vt截止時，電感釋放能量使續流二極管vd導通，其等效電路如圖3所示，在此階段，電感乙把前一階段增加的能量向負載放出，使負載電壓極性不變并且比較平直。c是濾波電容，它使輸出電壓的紋波進一步減小。從原理上說，此電容可去掉，只要電感l足夠大，輸出電壓就可較為平直，但加上不大的電容，既可使紋波顯著減小，還可減小電感量。

　　下面對buck變換器控制系統進行穩態分析，從而求出該變換器的輸入輸出穩態電壓比、電流變比和電感電流紋波等特性。

　　為分析穩態特性、簡化推導公式的過程，作如下幾點假定：

　　1）開關管、二極管均是理想元件，也就是指它們導通時電壓為零，截止時電流為零，導通與截止的轉換是瞬時完成的。

　　2）電感、電容均為理想的，即 電感工作在線性區而未飽和，寄生電阻為零，而電容的等效串聯電阻為零。

　　3）輸出電壓申的紋波電壓與輸出電壓的比值小到允許忽略。

　　1．連續導電模式

　　在連續導電模式下，斬波器電感電流連續，電路分為兩個狀態，電路波形如圖4所示。

　　當開關開通時，連續導電模式下電感中電流為

　　當開關管關斷時，電路中主二極管、濾波電容、濾波電感組成回路。此時的電感電流為

　　2．不連續導電模式

　　buck開關電路每次開通和關斷時刻，電路電流正好為零，此時即為不連續導電模式，其電路波形如圖5所示。

　　連續模式和斷續模式指的流過電感中的電流有無中斷。在斷式模式變換器中，一個周期的某些時刻，流過電感的電流將為零。兩種模式的電路狀態也不相同，在連續模式下，最輕負載在所有時間段里，電路中一直都有電流流過。

　　式（4－18）為電路斷續與連續的判別基本公式。其中，t為開關周期；d為占空比；l為濾波電感；vout為輸出電壓；iload，min為最小輸出電流，并假設整流器的正向壓降要比輸出電壓小得多。

　　無論電路工作在連續模式還是斷續模式下，關鍵是不要讓變換器總處在負載變化的電路中，使其一會兒工作在連續模式，一會兒工作在斷續模式，這樣會使電路的穩定性變得較差。由式（4－18），其相類似的解釋為負載中的電流平均值大于電感中的電流平均值，即

　　由式（4－19）和式（4－20）可知，基本buck變換器連續導電與不連續導電

模式的臨界條件為

式中，d為占空比；盂為開關頻率；r為負載電阻。因此，變換器若要工作在連續導電模式下，必須滿足式（4-21），則乙的最小值為

　　對于lc濾波而言，負載與濾波電容c并聯，高頻狀況下電感中大部分諧波電流都被c吸收了；l不能選的太小，否則會使電感電流脈動急劇增大，流過開關管的最大電流也會增加，導致開關管的工作狀態惡化。由此可知，l除了起濾波作用外，還有限制開關