BUCK電路,BOOST電路原理講解

導(dǎo)讀：升壓和降壓電路，就是指電力電子設(shè)計當(dāng)中常說的BUCK/BOOST電路。這兩種電路經(jīng)常一起出現(xiàn)在電路設(shè)計當(dāng)中，BUCK電路指輸出小于電壓的單管不隔離直流變換，BOOST指輸出電壓高于輸入電壓的單管不隔離直流變換。作為最常見也比較基礎(chǔ)的兩種電路，本篇文章就主要對這兩種電路的原理進(jìn)行了講解。

首先讓我們從BUCK變換器的概念開始講起，Buck變換器也稱降壓式變換器，是一種輸出電壓小于輸進(jìn)電壓的單管不隔離直流變換器。

圖中，Q為開關(guān)管，其驅(qū)動電壓一般為PWM(Pulse width modulatiON脈寬調(diào)制)信號，信號周期為Ts，則信號頻率為f=1/Ts，導(dǎo)通時間為Ton，關(guān)斷時間為Toff，則周期Ts=Ton+Toff，占空比Dy= Ton/Ts。

開關(guān)管Q也為PWM控制方式，但最大占空比Dy必須限制，不答應(yīng)在Dy=1的狀態(tài)下工作。電感Lf在輸進(jìn)側(cè)，稱為升壓電感。Boost變換器也有CCM和DCM兩種工作方式。

Buck/Boost變換器：也稱升降壓式變換器，是一種輸出電壓既可低于也可高于輸進(jìn)電壓的單管不隔離直流變換器，但其輸出電壓的極性與輸進(jìn)電壓相反。Buck/Boost變換器可看做是Buck變換器和Boost變換器串聯(lián)而成，合并了開關(guān)管。

Buck/Boost變換器也有CCM和DCM兩種工作方式，開關(guān)管Q也為PWM控制方式。

LDO的特點：

① 非常低的輸進(jìn)輸出電壓差② 非常小的內(nèi)部損耗③ 很小的溫度漂移④ 很高的輸出電壓穩(wěn)定度⑤ 很好的負(fù)載和線性調(diào)整率⑥ 很寬的工作溫度范圍⑦ 較寬的輸進(jìn)電壓范圍⑧ 外圍電路非常簡單，使用起來極為方便DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式Ts不變，改變ton(通用)，二是頻率調(diào)制方式，ton不變，改變Ts(易產(chǎn)生干擾)。其具體的電路由以下幾類：

(1)Buck電路——降壓斬波器，其輸出均勻電壓 U0小于輸進(jìn)電壓Ui，極性相同。

(2)Boost電路——升壓斬波器，其輸出均勻電壓 U0大于輸進(jìn)電壓Ui，極性相同。

(3)Buck-Boost電路——降壓或升壓斬波器，其 輸出均勻電壓U0大于或小于輸進(jìn)電壓Ui，極性相反，電感傳輸。

(4)Cuk電路——降壓或升壓斬波器，其輸出均勻電 壓U0大于或小于輸進(jìn)電壓Ui，極性相反，電容傳輸。

DC-DC分為BUCK、BUOOST、BUCK-BOOST三類DC-DC。其中BUCK型DC-DC只能降壓，降壓公式：Vo=Vi*DBOOST型DC-DC只能升壓，升壓公式：Vo= Vi/(1-D)BUCK-BOOST型DC-DC，即可升壓也可降壓，公式：Vo=(-Vi)* D/(1-D)D為充電占空比，既MOSFET導(dǎo)通時間。0

開關(guān)性穩(wěn)壓電源的效率很高，但輸出紋波電壓較高，噪聲較大，電壓調(diào)整率等性能也較差，特別是對模擬電路供電時，將產(chǎn)生較大的影響。

因開關(guān)電源工作效率高，一般可達(dá)到80%以上，故在其輸出電流的選擇上，應(yīng)正確丈量或計算用電設(shè)備的最大吸收電流，以使被選用的開關(guān)電源具有高的性能價格比，通常輸出計算公式為： Is=KIf 式中：Is—開關(guān)電源的額定輸出電流; If—用電設(shè)備的最大吸收電流; K—裕量系數(shù)，一般取1。5～1。8;電容式開關(guān)電源它們能使輸進(jìn)電壓升高或降低，也可以用于產(chǎn)生負(fù)電壓。其內(nèi)部的FET開關(guān)陣列以一定方式控制快速電容器的充電和放電，從而使輸進(jìn)電壓以一定因數(shù)(0。5，2或3)倍增或降低，從而得到所需要的輸出電壓。

這種特別的調(diào)制過程可以保證高達(dá)80%的效率，而且只需外接陶瓷電容。由于電路是開關(guān)工作的，電荷泵結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生一定的輸出紋波和EMI(電磁干擾)首先貯存能量，然后以受控方式開釋能量，以獲得所需的輸出電壓。

這兩種電路看似簡單，但是實際分析起來還是能夠分析出很多細(xì)枝末節(jié)的知識。只有熟練掌握了這些基礎(chǔ)知識，才能更加熟練、快速的完成電路設(shè)計?？梢?，在學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中，切忌急功近利，穩(wěn)扎穩(wěn)打才是最穩(wěn)妥也是最能收獲知識的學(xué)習(xí)方式。