降壓-升壓(Buck-Boost)轉換器的基礎知識

壓-升壓(Buck-Boost)轉換器能夠根據(jù)應用使用相同的電路對電壓進行升壓或降壓。

開關模式電源轉換器是廣泛用于多個行業(yè)的電子技術，包括工業(yè)、商業(yè)、公用事業(yè)和消費市場。對于基于低功耗DC/DC轉換的應用，大多數(shù)現(xiàn)代電源轉換都是使用三種主要類型的電源轉換器來完成的 - 降壓(Buck)，升壓和降壓(Buck-Boost) - 升壓(Boost)。

降壓-升壓(Buck-Boost)轉換器能夠根據(jù)手頭的應用使用相同的電路對電壓進行升壓或降壓。

降壓-升壓(Buck-Boost)轉換器的基礎知識

降壓轉換器對輸入電壓進行降壓，而升壓轉換器則對輸入電壓進行升壓。這兩種轉換器都適用于特定的應用范圍。然而，某些應用需要根據(jù)特定條件或迎合特定操作場景同時對輸入電壓進行升壓和降壓。在這種情況下，將兩種轉換器分開安裝并不理想。因此，可以使用降壓-升壓轉換器電路，因為它結合了降壓轉換器和升壓轉換器的元件。

DC-DC升壓變換器的基本結構如下圖所示：

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電路由電感L，N型功率管MN，續(xù)流二極管D1，濾波電容C以及負載電阻R組成。在CCM模式下，電路的工作狀態(tài)分為兩種，即TON和TOFF階段。設一個周期為T，則有關系式如下，占空比D定義為TON與T的比值。

以下分析基于工作于穩(wěn)態(tài)的情況下。

在TON階段，GN處于高電平，則MN導通，此時二極管D1由于反偏而截止，此時的電路如下圖所示：

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此時電感L兩端的電壓VL可以表示如下：

變換器處于儲能階段，且電感L上的電流在線性上升，上升斜率為VCC/L。

在TOFF階段，GN處于低電平，則MN截止，二極管D1導通，此時的電路如下圖所示：

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此時電感L兩端的電壓VL可以表示如下：

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由于電感電流不能突變，因此電感兩端電壓反向，電感由儲存能量變?yōu)獒尫拍芰浚敵鲇呻姼泻蚔CC共同提供能量。電感電流線性下降，下降斜率為(VOUT-VCC)/L。

電流變化量可以由變化斜率在時間上的積分所得，由于斜率為常數(shù)，則變化量等于斜率乘上對應的時間。而在一個穩(wěn)態(tài)周期內，電感電流的上升量等于下降量，則可以列出下式：

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可以推導出升壓變換器輸入與輸出之間的關系，由于D屬于0~1，因此電路實現(xiàn)了升壓功能。