非隔离降压开关电源（Buck）

产品概述：非隔离降压电源（Buck降压型）属于无电气隔离的DC‑DC开关电源，输入与输出共地，不包含高频隔离变压器。高压直流输入经过开关管、续流二极管、储能电感、输出电容组成Buck降压电路，将较高直流电压转换成稳定低压直流。电路结构简单、体积小巧、成本低、转换效率高；输入输出无电气隔离，输出端带有高压侧电位，不可用于人体可直接触碰的设备，一般安装在设备内部PCB电路板上。电路内置过流、过压、过温保护，常规采用自然散热方案。

基础电气规格（24V转12V‑3A Buck非隔离电源示例）

• 输入电压：DC 9‑36V
• 额定输出功率：36W
• 输出电压：DC 12V
• 额定输出电流：3A
• 转换效率：≥90%
• 冷却方式：自然风冷
• 保护功能：OVP过压、OCP过流、SCP短路、OTP过温保护
• 安装结构：PCB板载内置模块
• 工作温度：0℃ ~ +55℃

拓扑工作原理：高压直流输入电压先经过输入滤波电容平滑；Buck‑PWM控制器输出脉冲信号驱动MOS开关管高频导通与关断。MOS导通时输入电压给储能电感充电，电感储存能量；MOS关断时，电感通过续流二极管释放能量，电流流向输出侧；最后经过输出滤波电容平滑电压，得到稳定低压直流电。输出电压通过电阻分压采样送回主控芯片，形成闭环稳压控制。出现短路、过流、过温故障时，PWM芯片立刻关闭开关输出进入保护。整个电路没有隔离变压器，输入地和输出地直接连通。

图：左侧传统桥式Boost PFC；右侧图腾柱无桥PFC，采用SiC二极管降低反向恢复损耗

拓扑说明：左图为经典全桥整流+Boost PFC方案，交流电先经过二极管全桥整流，再由Boost电路升压校正功率因数；右图为图腾柱无桥PFC（Totem-Pole Bridgeless PFC），省去传统整流桥，减少二极管导通损耗。

两种拓扑均可搭配SiC肖特基二极管，利用其几乎无反向恢复电荷的特性，大幅降低高频开关损耗。传统桥式Boost适合中小功率电源；图腾柱无桥PFC适合大功率、高效率场景，可以减小电感体积、降低输入电流纹波。PFC输出稳定高压母线，再供给后级Buck降压电路实现二次稳压。

1、工业控制板内部供电场景

• PLC、工控主板，24V母线降压为5V/3.3V给主控芯片供电。

2、LED灯具内置驱动场景

• LED灯带、面板灯，母线直流降压恒流驱动灯珠，安装在灯具壳体内。

3、车载设备板载供电场景

• 车载显示屏、导航主机，12V蓄电池降压为5V给单片机供电。

4、智能家居设备内部电源场景

• 网关、继电器控制板，内部二次降压供电。

5、机器人、电机控制板供电场景

• 动力电源降压，给控制电路、传感器供电。

6、电源模块二次降压场景

• 隔离电源输出直流后，再经过Buck非隔离电源多路分压供电。

Q1：Buck非隔离电源能不能做人体可触摸输出？

A：不可以。Buck输入输出共地，输出侧带有高压电位，没有电气隔离，只能内置在设备壳体内部，不能对外裸露输出。需要隔离请选用反激电源方案。

Q2：Buck电路MOS管选型优先看哪些参数？

A：优先耐压（预留1.5倍以上降额）、导通电阻Rds(on)、栅极电荷Qg；高频场景优先选择SiC MOS降低开关损耗。

Q3：Buck续流二极管为什么推荐SiC SBD？

A：SiC肖特基二极管几乎无反向恢复电荷，减少二极管反向恢复损耗，提升高频Buck电源转换效率，降低EMI噪声。

Q4：Buck和LDO线性降压的区别是什么？

A：Buck属于开关型DC-DC，转换效率高、发热小；LDO是线性降压，电路简单但压差大时损耗发热严重，适合小电流低压差场景。

Q5：Boost PFC电路为什么优先选用SiC二极管？

A：普通快恢复二极管存在明显反向恢复电流，高频下损耗大、EMI干扰强。SiC肖特基二极管反向恢复电荷几乎为零，适配Boost PFC高频工作，提升整机效率。