详解Buck、Boost、Buck-Boost拓扑电路

DC-DC开关稳压器主要有三种拓扑方式：降压（Buck）、升压（Boost）、降压-升压（Buck-Boost）。

1） 降压（Buck）电路

图1 Buck电路工作原理图

状态一：当开关管 Q 导通时，电流从开始输出，经过开关管 Q → 电感器 L → 电容器 C → 负载供电。电感器 L 此时也在储存能量，根据电磁感应右手定则，电压为左正右负。因此，电感电压为：，其中。

状态二：当开关管 Q 截止时，电流不再是从输入端获得，而是通过续流回路，电流从电感器 L 存储的能量 → 电容 C → 负载→ 二极管 D。根据电磁感应右手定则，电压为左负右正。因此，电感电压为：，其中。

电感的伏秒平衡：

所谓电感的伏秒平衡，就是电感处于稳定状态时，开关导通时间的伏秒数与开关关断时的伏秒数在数值上相等。因此可以给出。最后推导出，因，所以输出电压永远小于输入电压。

2）升压（Boost）电路

图2 Boost电路工作原理图

状态一：当开关管 Q 导通时，输入电压对电感 进行充电，形成的回路是：输入→ 电感 L → 开关管 Q；根据电磁感应右手定则，电感 L的电压为左正右负，电感电压，其中。

状态二：当开关管 Q 截止时，输入的能量和电感的能量一起向输出提供能量，形成的回路是：输入 → 电感 L→二极管 D→电容 C→负载，电感 L的电压为左负右正，电感电压：(忽略二极管导通压降)，其中。

根据电感的伏秒平衡可以得到。最后推导出，因，输出电压永远大于输入电压。

3）降压/升压（Buck-Boost）电路

图3 Buck-Boost电路工作原理图

状态一：当开关管 Q 导通时，二极管 D 反向截止，电感器 L 储能，电流回路为：输入  →开关管 Q→ 电感器 L；电感电压上正下负，电感电压，其中。

状态二：当开关管 Q 截止时，二极管 D 正向导通，电流回路为：电感器 L→电容 C→负载→ 二极管 D；电感电压上负下正，电感电压，其中。

根据电感的伏秒平衡可以得到。最后推导出，通过调节占波比确定是升压还是降压，当时，；当时，；当时，。

而且我们可以看到，这种拓扑结构我们很容易得到了负电压，当某些场合不想用隔离变压器拉抽头的方式的时候我们可以用这种方式来实现负电压。

　　审核编辑：汤梓红