boost电路 buckboost电路拓扑

一、电源的分类

我们日常所见的电源，主要依据其输入输出类型分为三大类：AC/DC、DC/DC以及DC/AC（逆变器）电源。

具体来说，

1.1 开关电源的概述

开关电源是一种利用电力电子技术控制开关管的开通与关断时间比率，以输出电压的电源。这种电源常见的有交流开关电源和直流开关电源。此处我们将重点讨论直流开关电源的工作原理及其特点。

1.2 DC/DC电源的详解

广义上的DC/DC电源，我们依据开关管的类型，将其分为线性电源和开关电源两大类。

其中，线性电源又常被称为低压差稳压器或LDO。而开关电源，在某些情境下也被称为DC/DC，依据不同的习惯和语境，称呼有所差异。

为了进一步理解这两种电源，我们来简要介绍一下它们的工作原理与特性区别。

线性电源的特点：其传输元件工作在线性区，没有开关的跳变现象；通常仅用于降压转换，较少见到升压应用。

开关电源的特性：其传输器件在每个工作周期内完全接通和完全关断；内部至少包含一个电能储能元件，如电感器或电容器；拥有多种拓扑结构，如降压、升压、降压-升压等。

开关电源还可按隔离方式分为非隔离型和隔离型。非隔离型进一步分为电感形式和电容形式（电荷泵）。隔离型则分为正激型和反激型。

二、开关电源的两种基本拓扑结构详解

2.1 BUCK降压电路

2.1.1 BUCK降压电路的概念与工作原理

如图所示，BUCK电路包含一个直流源DC、一个开关S和一个负载R。以一定频率对S进行操作，即可实现对输出电压的调控。

当开关S=1时，开关导通，此时Vo=Vi；当S=0时，开关断开，Vo=0。设占空比为D，S动作周期为T，则可计算输出电压平均值为Vo=DVi，且D始终小于1，因此输出电压始终小于输入电压。

为了完善电路功能，我们通常会加入电容C以平滑输出电压、电感L以抑制电流突变并储存电流、以及二极管D以提供开关断开时的续流回路。将开关改为功率开关管，便得到了典型的BUCK电路模型。

2.1.2 BUCK电路的电压-电流波形与转换器拓扑

在BUCK电路中，开关导通时能量从输入向输出传递，形成特定的电压电流波形。通过高频率的开通和关断，BUCK电路能维持一个稳定的输出电压。其降压转换器的拓扑结构也相对明确，通过两个电阻的分压采样输出电压，再与基准电压比较，控制MOS管的开通与关断。

2.2 BOOST升压电路

2.2.1 BOOST升压电路的基本概念

我们知道降压电路是通过不断开合电压回路来实现的，但升压的实现方式则有所不同。如果线路传输过程中不存在损耗，即输出功率等于输入功率，我们就可以通过设计来达到升压的效果。

在功率不变的情况下，降低传输过去的输出电流Iout即可提高输出电压。因此升压电路的设计思路主要是对输出电流进行降流处理。

升压电路中包含一个输入电流源、一个开关S和一个负载R。由于需要对输出进行分流，开关S需与负载并联。其工作原理和波形电压与降压电路相对称，通过精心设计的电路结构和控制逻辑实现升压功能。