BUCK电路是一种电力电子电路，主要用于直流到直流的降压变换。它的核心功能是将输入的高电压转换为所需的低电压，并通过调节占空比来控制输出电压的平均值。BUCK电路也被称为降压斩波器，它的工作原理是利用开关器件的开关动作和储能元件（通常是电感和电容）来实现电压的转换和滤波。由于其简单性和效率，BUCK电路被广泛应用于电源管理、电子设备和其他需要降压的场合。
BUCK电路的基本组成包括输入电源、开关器件（如MOSFET或IGBT）、二极管、电感、电容和负载。其中，开关器件在控制电路的驱动下交替导通和截止，通过这种方式将电感和电容串联在输入电源和负载之间，从而实现对输出电压的控制。在导通期间，电感充电储能；在截止期间，电感释放储存的能量，保证负载端获得连续的电流。
电感的电流连续性是BUCK电路设计中的一个关键因素。电流是否连续取决于开关频率、电感器L的大小以及电容C的值。在临界不连续工作状态下，电感的选择必须确保在输出最小规定电流时，电感电流仍然连续，以避免产生过大的电流脉冲。电容的作用主要是滤波，它需要能够满足输出电压纹波的要求。电容的等效串联电阻（ESR）也是影响纹波的一个重要因素，因此在设计时要尽量减小ESR。
为了提高输出电压的稳定性和抑制负载及外部干扰，可以通过闭环控制来改进BUCK电路的性能。闭环控制通常会使用PID（比例-积分-微分）控制器，通过采样输出电压并将其与基准电压比较，PID控制器产生反馈信号，该信号再与三角波进行比较以形成调制后的开关波形。最终，这个开关波形将作为控制开关器件通断的信号，实现对输出电压的精确控制。
在BUCK电路的参数计算方面，通常会根据负载需求和电路的稳态工作条件来确定电感和电容的大小。电感的选择要满足在最小负载电流下仍能保持电流连续，而电容的选择则要确保可以将输出电压的纹波控制在允许的范围内。在实际电路中，电容上的电压实际上由直流分量和微小纹波组成，但在稳态工作时，电容上的电压可以近似视为恒定直流。
开关电路稳态分析中的小纹波近似原理指出，由于电容充电电荷和放电电荷在一个周期内的平衡，电容上的电压维持不变。这个原理是电路稳定运行的基础。电感伏秒平衡原理则是电力电子电路稳态运行的另一普遍规律。它说明了在电路达到稳定状态时，一个周期内电感电流的平均增量为零，这是通过电感伏秒平衡来实现的。
在分析和设计BUCK电路时，除了电感和电容之外，还需要考虑电路的工作频率。高频工作可以减少电容充放电引起的纹波，有助于提高输出电压的稳定性和减少输出纹波。
BUCK电路是电源技术中非常重要的基本拓扑之一，它为实现直流电压的降压转换提供了有效的方式。通过合理选择电路的各个参数和设计，可以达到更高的效率和更好的输出稳定性。此外，通过闭环控制技术的引入，BUCK电路可以更好地适应不同的负载变化和环境干扰，为各种电子设备提供可靠的电源解决方案。
