降压-升压(Buck-Boost)转换器的基础知识

压-升压(Buck-Boost)转换器能够根据应用使用相同的电路对电压进行升压或降压。

开关模式电源转换器是广泛用于多个行业的电子技术，包括工业、商业、公用事业和消费市场。对于基于低功耗DC/DC转换的应用，大多数现代电源转换都是使用三种主要类型的电源转换器来完成的 - 降压(Buck)，升压和降压(Buck-Boost) - 升压(Boost)。

降压-升压(Buck-Boost)转换器能够根据手头的应用使用相同的电路对电压进行升压或降压。

降压-升压(Buck-Boost)转换器的基础知识

降压转换器对输入电压进行降压，而升压转换器则对输入电压进行升压。这两种转换器都适用于特定的应用范围。然而，某些应用需要根据特定条件或迎合特定操作场景同时对输入电压进行升压和降压。在这种情况下，将两种转换器分开安装并不理想。因此，可以使用降压-升压转换器电路，因为它结合了降压转换器和升压转换器的元件。

DC-DC升压变换器的基本结构如下图所示：

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电路由电感L，N型功率管MN，续流二极管D1，滤波电容C以及负载电阻R组成。在CCM模式下，电路的工作状态分为两种，即TON和TOFF阶段。设一个周期为T，则有关系式如下，占空比D定义为TON与T的比值。

以下分析基于工作于稳态的情况下。

在TON阶段，GN处于高电平，则MN导通，此时二极管D1由于反偏而截止，此时的电路如下图所示：

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此时电感L两端的电压VL可以表示如下：

变换器处于储能阶段，且电感L上的电流在线性上升，上升斜率为VCC/L。

在TOFF阶段，GN处于低电平，则MN截止，二极管D1导通，此时的电路如下图所示：

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此时电感L两端的电压VL可以表示如下：

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由于电感电流不能突变，因此电感两端电压反向，电感由储存能量变为释放能量，输出由电感和VCC共同提供能量。电感电流线性下降，下降斜率为(VOUT-VCC)/L。

电流变化量可以由变化斜率在时间上的积分所得，由于斜率为常数，则变化量等于斜率乘上对应的时间。而在一个稳态周期内，电感电流的上升量等于下降量，则可以列出下式：

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可以推导出升压变换器输入与输出之间的关系，由于D属于0~1，因此电路实现了升压功能。