如果有一個10V的電壓，要想得到5V的電壓，怎么辦？非常簡單，用兩個阻值相同的電阻R1、R2串聯起來，從接地電阻R2上取電壓，就直接得到5V電壓。

圖1：串聯電阻分壓

如果給這個電壓加負載，二個串聯電阻的阻值為1K，負載電阻為1K，那么得到的電壓只有3.33V，因此這個電壓不具有加載能力，不能作為穩定的電源給負載供電。

穩壓管具有穩壓的能力，如果將電路中的R2換成5V穩壓管，穩壓管兩端就可以輸出穩定的5V電壓，這個電壓具有一定的加載能力。串聯電阻R1的取值范圍由穩壓管的最小工作電流（穩壓）和最大工作電流（最大功率損耗）來決定。輸入電壓變化時，輸入電壓和輸出電壓的壓差由R1來承擔，因此R1也稱之為調整電阻。

串聯穩壓管電路中，調整電阻位于主電流回路，因此不能通過大的負載電流，輸出負載電流范圍非常小。為了擴大輸出負載電流的范圍，那么，是否可以用某種方式，將調整電阻移出主電流回路，也就是將主電流（負載電流）回路和基準穩壓電路分開，同時用基準穩壓電路去控制輸出電壓呢？

圖2：線性穩壓器

三極管工作在放大區時，基極可以控制集電極的電流，同時基極和集電極回路是獨立分開的，如果將三極管插入到串聯穩壓管電路中，集電極、發射極構成主電流（負載電流）通路，基準穩壓電路連接到基極，就得到了線性穩壓器的基本結構，如圖2所示。若穩壓管為5V，輸出電壓為：5-0.7=4.3V。輸入電壓變化時，輸入電壓和輸出電壓的壓差都由工作在放大區三極管承擔，因此這個三極管也稱之為調整管。

穩壓管作基準電壓，精度差、溫漂和噪聲大，輸出電壓設置的靈活性較差，如果將穩壓管換成精度高、溫漂和噪聲小的帶隙基準，輸出電壓通過運放進行反饋控制，同時加入過流、過溫、過壓、欠壓等一些保護功能，就構成了常用的三端線性穩壓器，如LM7805、LM7812等。

圖3：三端線性穩壓器

通用的三端線性穩壓器輸入電壓和輸出電壓的壓差必須大于2V以上才能正常工作，優化電路使輸入電壓和輸出電壓的壓差低于2V時也能正常工作，這種三端線性穩壓器稱為低壓差三端線性穩壓器，即LDO，甚至還有超低壓差的三端線性穩壓器。

線性穩壓器的調整管工作在放大區，功耗由輸入和輸出電壓的壓差以及負載電流決定：Ploss=（Vin-Vo)·Io，功耗非常大。三極管工作特性有三個工作區：放大區、截止區和飽和區。截止區不導通，幾乎沒有損耗；飽和區壓降低，導通損耗非常小。如果讓線性穩壓器的調整管工作在開關狀態，也就是在截止區、飽和區來回高頻切換工作，就避免了放大區工作損耗非常大的問題。

圖4：調整管工作在開關狀態

阻性負載的高頻切換電壓波形為脈沖方波，脈沖方波的平均值為輸出電壓值，也就是：

Vo=Vaverage=Vin·ton/Ts=Vin·D

D=ton/Ts，為占空比。工作頻率固定時，調整三極管的導通時間，就可以調節輸出電壓的大小，從而使脈沖方波電壓的平均值滿足設定的要求。

電壓脈沖方波的幅值為輸入電壓，同時電流也是脈沖方波，這樣的電壓和電流波形不能直接給負載供電。穩定的電源輸出電壓恒定，當輸出負載穩定時，輸出直流電流也固定不變。

電感具有平滑電流的濾波能力，將電感插入在三極管的發射極和輸出負載之間，就可以將脈沖電流過濾成相對平滑的直流電流。

電容具有平滑電壓的濾波能力，輸出端再并聯電容，平滑脈沖電壓，就可以得到穩定的直流輸出電壓。

脈沖電壓和脈沖電流波形，通過LC濾波器，就可以得到相對平滑、穩定的直流電壓和直流電流，從而給負載安全穩定的供電。

圖5：電感平滑脈沖電流，電容平滑脈沖電壓

三極管導通時，輸入端、電感和輸出端構成電流通路；三極管關斷時，由于電感要維持原來的電流，這樣就沒有續流回路，會產生應用問題。

圖6：電感電流路

電感和輸出端直接相連，不可能再加入續流回路，因此只能在電感和三極管的連接端加入續流回路。

續流回路另一端可能的連接點只有輸入端和地，電感已經通過三極管連接到輸入端，因此，續流回路另一端也就只能連接到地。

圖7：電感續流回路

在電感和地之間加一個具有單向導電特性的二極管，就可以保證三極管開通時不影響其工作，同時，在三極管關斷時給電感提供續流的回路。這樣，就構成了基本的高頻開關降壓變換器主電路， 也就是BUCK變換器主電路。

功率MOSFET工作頻率更高、驅動簡單，取代了三極管作為開關管；續流的二極管的導通壓降高、損耗大、效率低，用功率MOSFET取代續流二極管，就構成同步BUCK變換器，而下端使用二極管續流的結構稱為非同步BUCK變換器。

圖8：同步和非同步BUCK變換器

同步BUCK變換器更簡單記憶方法：半橋電路加LC濾波器，就組成了同步BUCK變換器。

圖9：半橋電路加LC濾波器組成同步BUCK變換器

輸出電壓加入反饋調節，同時加入過流、過溫、過壓、欠壓、軟起動等一些保護功能去控制BUCK變換器主電路，就構成了BUCK變換器的控制芯片。如果將上端的功率MOSFET、下端續流功率MOSFET或二極管也集成到芯片里面，就構成了單芯片BUCK變換器。

BUCK降壓變換器將高的輸入電壓轉化為低的輸出電壓，就必須將輸入電壓斬波，然后取平均，因此，主開關管串聯在輸入端?；蛘哒f，輸入電壓、輸出電壓的壓差必須要由有源元件吃掉，因此，主開關管必須連接到輸入端和輸出端之間。

開關管和輸出端之間插入濾波電感，平滑脈沖電流，因此電感連接在輸出端。

電感和地之間插入續流二極管，開關管關斷時為電感電流續流，就構成了基本的BUCK降壓變換器主電路。

從分壓電阻、穩壓管、調整管、開關工作，到插入濾波電感和續流二極管，一步步演進到BUCK降壓變換器主電路，BUCK降壓變換器的結構非常容易記住了吧，工作原理的理解也自然水到渠成。

看完文章，從分壓電阻開始，一步步將圖畫一遍，以后，它就是你的。