開關(guān)電源中的BUCK-BOOST功率級的詳細(xì)資料介紹

　　開關(guān)電源由功率級和控制電路組成，功率級完成從輸入電壓到輸出電壓的基本能量轉(zhuǎn)換，它包括開關(guān)和輸出濾波器。這篇報告只介紹降壓–升壓（buck-boost）功率級，不包含控制電路。詳細(xì)介紹了工作在連續(xù)模式和非連續(xù)模式下buck-boost功率級的穩(wěn)態(tài)和小信號分析，同時也介紹了標(biāo)準(zhǔn)buck-boost 功率級的不同變型，并討論了功率級對組成部件的要求。

　　開關(guān)電源最常見的三種結(jié)構(gòu)布局是降壓（buck）、升壓（boost）和降壓–升壓（buck-boost），這三種布局都不是相互隔離的，也就是說，輸入級電壓和輸出電壓是共地的，但是也存在這種隔離拓?fù)涞淖冃?。電源布局主要是指這些開關(guān)、輸出電感和輸出電容怎么連接的。每種布局都有它獨自的特性，這些性能主要包括穩(wěn)態(tài)電壓轉(zhuǎn)換比、輸入輸出電流的狀態(tài)、輸出電壓的紋波特征，另一個主要特性就是占空比–輸出電壓的傳輸函數(shù)的頻率響應(yīng)。

　　Buck-boost是一種流行的非隔離、逆功率級的拓?fù)?，有時也稱為升降功率級。電源設(shè)計者選用buckboost功率級是因為輸出電壓和輸入電壓是反向的，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以得到在幅度上，比輸入電壓更高的輸出電壓（像升壓（boost）功率級），或者更低的輸出電壓（像降壓（buck）功率級），這就是它名字的由來，但是輸出電壓在極性上跟輸入電壓是相反的。由于功率開關(guān)（Q1）的作用，buckboost的輸入電流是非連續(xù)的或脈沖的，在每個開關(guān)周期內(nèi)，脈沖電流從0變化到IL，輸出電流也是非連續(xù)或脈沖的，這是因為輸出二極管只能在開關(guān)周期內(nèi)的一部分時間內(nèi)導(dǎo)通，輸出電容提供開關(guān)周期內(nèi)其它時間的所有負(fù)載電流。這篇報告描述了在給定的理想波形下，連續(xù)模式和非連續(xù)模式中 buck-boost轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)態(tài)工作過程。

　　在介紹了脈沖寬度調(diào)制（PWM）開關(guān)模型后，給出了占空比–輸出電壓的傳輸函數(shù)。圖1顯示了包括驅(qū)動電路模塊在內(nèi)的buck-boost功率級的簡單原理圖，功率開關(guān)Q1是以一個n通道的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MOSFET），輸出二極管是CR1。電感L和電容C組成了有效的輸出濾波器。在分析過程中，考慮了電容ESR（等效串聯(lián)電阻），RC，和電感DC的阻抗，RL。電阻R，代表了在功率輸出端的負(fù)載。

　　在buck-boost功率級的正常工作中，Q1在控制電路的開關(guān)時間內(nèi)，重復(fù)的打開、關(guān)上。在Q1、CR1 和L的連結(jié)節(jié)點處，開關(guān)動作產(chǎn)生了一個脈沖序列。電感L跟輸出電容C相連，只有在CR1導(dǎo)通時，一個有效的L/C輸出濾波器才形成，過濾脈沖序列，產(chǎn)生直流輸出電壓。