双电感式升-降压DC-DC拓扑结构

DC-DC-11---升降压拓扑

引言：升-降压DC-DC广泛应用于工业电脑，汽车启停系统，电池供电的LED驱动电源等等，在这些应用中，输入电压可以高于或低于期望的输出电压。基本反相反升压转换器的接地输出负电压（传送门：DC-DC-4：反相型的工作原理），但SEPIC，ZETA转换器和双开关降压升压转换器（传送门：DC-DC-5：升-降压型的工作原理）具有正极或非反相输出。然而与基本的反相双升压转换器相比，所有三种非反相拓扑都有额外的功率组件，并且效率有所下降，反向降压-升压转换器不能满足需要正向输出电压的应用的要求。SEPIC，ZETA，和双开关降压-升压转换器是三种常见的非反向降压-升压拓扑结构。

双开关型升压是降压和升压的结合体，由于只使用了一个电感，就放在之前的单电感系列中，感兴趣的可以回顾一下。本节主讲双电感式升降压，也叫双电感式非反向（正向）升降压拓扑（CUK除外）。

1. SEPIC

SEPIC Converter，即Single ended primary inductor converter：单端一次侧电感式变换器。允许输出电压大于、小于或者等于输入电压的DC-DC变换器。输出电压由主控开关（三极管或MOS管）的占空比控制。这种电路最大的好处是输入输出同极性。尤其适合于电池供电的应用场合，允许电池电压高于或者小于所需要的输入电压。

图11-1：SEPIC

2. ZETA

ZETA转换器，也称为反向SEPIC，它与SEPIC相类似但是不如SEPIC那么受欢迎，其原因在于这类转换器需要一个会增加电路复杂度的高侧驱动器。ZETA变换器可看做是Buck-Boost电路和Buck电路级联而成（传送门DC-DC-1：DC-DC的原理以及构成）。。基本拓扑如下图11-2所示：

图11-2：ZETA

3.CUK

Cuk变换器在输入和输出段均有电感，可以显著减小输入和输出电流的纹波，输出电压的极性和输入电压相反，输出电压既可以低于也可以高于输入电压。Cuk变换器可看做是Boost变换器和Buck变换器串联而成，合并了开关管。基本拓扑如图11-3所示：

图11-3：CUK

后面会分别讲解这三种拓扑的工作原理以及实际使用。