BUCK/BOOST電路原理分析

Buck變換器

也稱降壓式變換器，是一種輸出電壓小于輸入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。

Boost變換器

也稱升壓式變換器，是一種輸出電壓高于輸入電壓的單管不隔離直流變換器。

開關(guān)管Q也為PWM控制方式，但最大占空比Dy必須限制，不允許在Dy=1的狀態(tài)下工作。電感Lf在輸入側(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入電壓的單管不隔離直流變換器，但其輸出電壓的極性與輸入電壓相反。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 非常低的輸入輸出電壓差

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 較寬的輸入電壓范圍

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，其輸出平均電壓、U0小于輸入電壓Ui，極性相同。

（2）Boost電路——升壓斬波器，其輸出平均電壓、U0大于輸入電壓Ui，極性相同。

（3）Buck－Boost電路——降壓或升壓斬波器，其、輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電感傳輸。

（4）Cuk電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電、壓U0大于或小于輸入電壓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*D

BOOST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)準(zhǔn)確測量或計算用電設(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

它們能使輸入電壓升高或降低，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，從而使輸入電壓以一定因數(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，然后以受控方式釋放能量，以獲得所需的輸出電壓。

審核編輯：湯梓紅