降壓轉(zhuǎn)換器導(dǎo)通狀態(tài)下的電流和電壓    當(dāng)開(kāi)關(guān)控制波形（原理圖中的 VSWITCH）為邏輯高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)打開(kāi)。這使得電流可以從輸入電源自由流向電路的右側(cè)部分（圖 2）。

    降壓轉(zhuǎn)換器導(dǎo)通狀態(tài)下的電流
    圖 2.降壓轉(zhuǎn)換器導(dǎo)通狀態(tài)下的電流流動(dòng)
    如圖 2 所示，電源電流流經(jīng)開(kāi)關(guān) S1 和電感器 L1，最后流向電容器 C1 和負(fù)載電阻器。通過(guò)電感器的電流逐漸增加，并且電感器正在“充電”，即，存儲(chǔ)在其磁場(chǎng)中的能量正在增加。電感器電流分配至電容器和負(fù)載。
    請(qǐng)注意，該圖沒(méi)有顯示任何電流流入二極管。在導(dǎo)通狀態(tài)期間，開(kāi)關(guān)兩端的電壓降幾乎為零，因此二極管兩端的電壓約等于V IN。因此，二極管是反向偏置的并且表現(xiàn)為開(kāi)路。
    降壓轉(zhuǎn)換器開(kāi)啟期間的瞬態(tài)響應(yīng)    當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，讓我們仔細(xì)考慮圖 3 的多窗格圖中包含的信息。我們將從底部開(kāi)始一直到頂部討論每個(gè)子圖。

    圖 3.降壓轉(zhuǎn)換器導(dǎo)通狀態(tài)下的瞬態(tài)電流和電壓
    二極管電壓
    從底部開(kāi)始，我們知道處于導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)槎O管兩端的電壓 (12 V) V(d1) 等于輸入電壓。
    電感電流
    電感器電流 I(L1) 逐漸上升，并且電感器正在充電。請(qǐng)注意，該圖中縱軸的最小值是 80 mA，而不是 0 mA。盡管開(kāi)關(guān)在關(guān)閉狀態(tài)下完全阻止輸入電流，但電感器可確保大量電流繼續(xù)在電路的右側(cè)部分流動(dòng)。
    電容器電流
    流入電容器的電流 I(C1) 也在增加。當(dāng) I(C1) 超過(guò) 0 mA 并變?yōu)檎禃r(shí)，電容器開(kāi)始充電（并且其電壓增加）。
    負(fù)載電流
    負(fù)載電流 I(Load) 穩(wěn)定在電感電流的平均值。當(dāng)電感器電流以 140 mA 的紋波上下傾斜時(shí)，負(fù)載電流如何保持如此穩(wěn)定？電感器電流僅有的兩條路徑是負(fù)載電阻和電容器 C1，因此答案必須涉及 C1。
    如果仔細(xì)觀(guān)察 I(C1) 圖，您會(huì)發(fā)現(xiàn)電容器不斷補(bǔ)償電感器電流的偏差。例如，當(dāng) I(L1) 為 80 mA 時(shí)，I(C1) 為 –70 mA，其中負(fù)號(hào)表示電容器提供70 mA 電流。負(fù)載從電感器獲得 80 mA 電流，加上從電容器獲得 70 mA 電流，從而產(chǎn)生 150 mA 的總電流。
    然而，當(dāng) I(L1) 為 220 mA 時(shí)，I(C1) 為 +70 mA，其中正號(hào)表示電容器正在吸收70 mA。因此，負(fù)載電流為 220 mA – 70 mA = 150 mA。
    輸出電壓
    輸出電壓 V(vout)（也是電容器兩端的電壓）在其平均電壓附近呈現(xiàn)出低幅度紋波。在輸出電壓圖中，我放大了 y 軸以突出顯示電壓紋波。
    請(qǐng)注意，當(dāng)電容器電流超過(guò) 0 mA 時(shí)，電壓開(kāi)始增加。這是有道理的 - 在此模擬中，正電容器電流是流入電容器的電流，因此會(huì)導(dǎo)致其電壓增加。
    輸出端的電壓約為 6 V，約為 12 V 輸入電壓的一半。降壓轉(zhuǎn)換器確實(shí)按照需要降低了電壓。
    降壓轉(zhuǎn)換器關(guān)斷狀態(tài)下的電流和電壓
    當(dāng)開(kāi)關(guān) S1 關(guān)閉時(shí)，電流繼續(xù)在電路的右側(cè)部分流動(dòng)，如圖 4 所示。不過(guò)，該電流不能來(lái)自輸入電源，也不能來(lái)自無(wú)處。相反，它在二極管 D1 的幫助下循環(huán)。    關(guān)斷狀態(tài)下的降壓轉(zhuǎn)換器電流

    圖 4.關(guān)斷狀態(tài)下的降壓轉(zhuǎn)換器電流
    當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，電感器 L1 的作用類(lèi)似于電源而不是負(fù)載。盡管輸入電源丟失，電感器仍保持電流流動(dòng)，但其電流正在逐漸下降。
    當(dāng)電感器電流減小時(shí)，其電壓降的極性相對(duì)于電流增大時(shí)的極性反轉(zhuǎn)。在圖 4 的示意圖中，這意味著左側(cè)電感器端子相對(duì)于右側(cè)端子變?yōu)樨?fù)值，事實(shí)上，該電壓甚至相對(duì)于接地變?yōu)樨?fù)值。
    當(dāng)左側(cè)電感器端子電壓變得足夠負(fù)以對(duì)二極管 D1 進(jìn)行正向偏置時(shí)，電流可以如圖所示循環(huán)。二極管在開(kāi)關(guān)模式調(diào)節(jié)器中起著至關(guān)重要的作用。它在導(dǎo)通狀態(tài)期間不會(huì)干擾電路操作，并且在關(guān)斷狀態(tài)期間為電感器電流創(chuàng)建低阻抗路徑。
    降壓轉(zhuǎn)換器關(guān)斷期間的瞬態(tài)響應(yīng)
    讓我們看看圖 5 中所示的多窗格圖的關(guān)閉狀態(tài)版本，再次從底部到頂部。    降壓轉(zhuǎn)換器導(dǎo)通狀態(tài)下的瞬態(tài)電流和電壓

    圖 5.降壓轉(zhuǎn)換器導(dǎo)通狀態(tài)下的瞬態(tài)電流和電壓
    二極管電壓
    請(qǐng)注意，二極管陰極的電壓以及電感器左側(cè)端子的電壓 V(d1) 不會(huì)降至零，而是降至零以下。它遠(yuǎn)低于零，足以使二極管正向偏置。二極管的陽(yáng)極直接接地，因此正向偏置需要陰極有負(fù)電壓。
    電感電流
    電感器電流 I(L1) 逐漸下降，表明電感器正在放電，即在其磁場(chǎng)中損失能量。電感器的壓降使其可以通過(guò)二極管從接地節(jié)點(diǎn)汲取電流。
    電容器電流
    電容器電流 I(C1) 正在減小，并在對(duì)應(yīng)于 V(vout) 圖中從電容器電壓增加到電容器電壓減小的轉(zhuǎn)變的時(shí)刻從正區(qū)域交叉到負(fù)區(qū)域。
    負(fù)載電流
    與在導(dǎo)通狀態(tài)下一樣，負(fù)載電流在關(guān)斷狀態(tài)期間保持基本恒定。
    輸出電壓
    輸出電壓隨著電容器向負(fù)載提供電荷而增加，然后隨著電容器電流變?yōu)樨?fù)值而開(kāi)始下降。請(qǐng)注意，電壓的比例再次被放大，以突出顯示相對(duì)較低的輸出電壓變化。
    降壓轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定輸出電壓和電流
    我們研究了降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器功率級(jí)在開(kāi)啟狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)期間的電氣行為。我希望這次討論能夠幫助您了解這些電路如何保持穩(wěn)定的電壓和一致的負(fù)載電流，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率。這可以通過(guò)開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。