Buck电路和Boost电路的工作原理

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电路原理

01Buck电路原理

Buck电路，也就是常说的降压电路，为直流进-直流出。电路没有变压器，输入输出公共一个地。下图为Buck电路的简化示意图。

1.MOS管Q开通时，电流流向如下图红色箭头所示。

从左边的Vin的正极出来，经过MOS管Q，在经过电感Lf，在电感Lf两端会产生一个左正右负的感应电动势，这个时候他用来存储能量。再过来会给负载Vo供电。同时，Vin会给Cf电容充电。最后电流在回到Vin的负极。此时二极管D没有电流流向，不导通。

2.MOS管Q关断时，电流流向如下图箭头所示。

在电感Lf两端会产生一个左负右正的反向电动势，此时，电感Lf释放能量，会通过负载Vo经二极管D形成一个通路。此时二极管D是起续流作用。同时，Cf电容会给负载Vo放电。

3.Buck电路占空比

下图为磁性物质的磁滞回线。电感、磁棒都属于磁性物质。磁滞回线表示磁场强度周期性变化时，强磁性物质磁滞现象的闭合磁化曲线。他表明了强磁性物质反复磁化过程中磁化强度M或磁感应强度B与磁场强度H之间的关系。

伏秒值:伏秒积，即电感两端的电压V和这段时间T的乘积。

伏秒值平衡:伏秒平衡一般用在开关电路中。当开关电路稳定工作的时候一个开关周期内电感的电流变化量最终为零。即开关开通的时候，经过电感的电流增加量和开关关断的时候，电感的电流减少量是相等的，即:△ITon=△IToff。

电感的电压公式:V=L*di/dt=L*△I/△T，所以V(导通)*△Ton=V(关断)*△Toff，即伏秒平衡。

在Buck电路中，如下图，开关管开通的时候，磁芯激磁，电感电流增加。开关管关断的时候，磁芯去磁，电感电流下降。

如下图，根据伏秒值平衡原则，(VinVo)Ton=VoToff;Vo=Vin*D;D=Vo/Vin。

实际占空比:D1=Ton/T

Ton:开通时间;T:周期。

理论上Buck电路占空比可以在0-100%变化。

实际占空比理论占空比要大一些。因为理论占空比，没有考虑开关管开通时，还有续流二极管导通时的压降。

02Boost电路原理

实现升压的本质是电压的叠加(欧姆定律);

首先MOS管S闭合，电压源Vin会对电感进行充电，充完之后电感上有持续的电流(电感特性:电感上的电流不会发生突变)。

当开关断开的瞬间，电感上面依然是有电流的，有电流就以为着电感两端会有电压，这时电感电压与电源电压叠加就完成了后级电压输出比前级高。

这个电压不是在某一个阶段完成的，他是在整个周期里面，很多个周期进行不断的叠加不断的循环，最终实现了从一个较低的电压，升到一个较高的电压。

核心:电感进行了储能，而后通过后级电路进行释放，在不同周期里面往返重复最终实现了一个稳定的电压输出。