大多数人只对BUCK和BOOST 电路非常熟悉,而对BUCK-BOOST 电路比较陌生,原因是现在电路设计都是以数字电路为主的,不管是升压还是降压一般都是以正压为主。BUCK-BOOST电路既可以升压也可以降压,但是产生的是一个负压

工作过程

当q1闭合时,电路中的电流方向如上右图,输入电压对电感直接进行充电,电感中的电流逐渐上升,此时电感两端的电压为Vin。

当q1断开,输入Vin给输入电容供电,输出端电感电流不能突变,故会感应出一个电压来维持原本的电流,方向为箭头方向,磁电流同时为输出电容的Rl供电;且该电流是从下往上流的,故输出Vout为负值。

输出与输入关系

根据伏秒法则,可知,当占空比小于50%时,该电路起降压功能,当占空比大于50%时,该电路升压。 需要注意的时不论是升压根降压输出与输入的极性都是相反的!

电感选型

若每个开关周期的开关管导通状态和截止状态,输入和输出电压保持不变,可得到电感两端的电压。

开关闭合时,电感两端电压VL=Vin-Vq,Vq为q1的导通电压(很小可忽略不计);

开关断开时,电感两端电压为VL=VOUT-VD,VD为二极管管压降。可忽略不计

开关闭合的时候,电感电流线性上升

断开时,则会下降

电源稳定时,上述两个值的绝对值相等。

根据电感的欧姆定律

可知电感两端的电压等于电感感量*电感电流的时间变化率。

将这个公式反解可得到电流的变化量等于

可知纹波电流的值与电感感值和开关频率有关。

同理,电感的感值也可由上诉参数得到,这时候纹波电流一般取平均电流的30%以内。

输出电容的选型

主要考虑的是电容的取值,以及寄生阻抗ESR的大小

电容值的大小会影响输出电压的纹波,以及瞬态响应速度;

电容的寄生电阻会直接影响纹波大小和环路稳定。

在有关开关周期内,输出电容两端的电压波动为

当开关管闭合时,输出完全依赖于输出电容供电。

此时1,输出电容上的变化量为

根据开关频率,占空比,最大输出电流大小,纹波要求可得到输出电容的容值,。

有的控制器基于ESR纹波电压提供解决方案

那么此时希望ESR引起的纹波电压起主导作用

此时

CCM和DCM模式

而上述的计算都是基于连续导通模式(CCM)得到的。

Buck-BOOST上还有一种模式是非连续的(DCM)

如何判别工作在哪种模式呢?

·根据电感上的纹波电流和负载电流的关系来确定:

当负载电流大于0.5*电感纹波电流,电路工作在CCM模式下;

当负载电流小于0.5*电感纹波电流,电路工作在DCM模式下;

当刚好等于,工作在BCM模式下。

所以,负载的电流过小时,容易工作在DCM模式下。

此时会有一个阶段,电感上的电流为0

T1阶段,Vin给电感充电,电感电流增量为

T2放电量为

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