BOOST-Buck電路工作原理分析

對(duì)于DCDC，大家都不陌生，因?yàn)榫褪情_關(guān)電源，當(dāng)然還有AC/DC，通常的AC/DC，都是110V或者220V交流變換為直流電源，我們這里先來(lái)討論DCDC電源設(shè)計(jì)。 DCDC電源類型分為2種，一種是隔離性，一種是非隔離型。隔離型DCDC 的意思是輸出的GND和輸入的GND是無(wú)關(guān)系的，也成為懸浮電源。常見的DC-DC芯片大都是非隔離型的。隔離性的電源，是雙向，也叫做升壓降壓類型，非隔離型的，分為boost 和buck兩種。 首先我們來(lái)說(shuō)下非隔離的DC-DC原理，這類電源又分為boost和buck，即為升壓和降壓模式。首先分析下DCDC降壓電路：

Buck 模式DCDC 結(jié)構(gòu)主要由輸入電容、功率MOS管、PWM模塊、肖特基二極管、功率電感、輸出電容和輸出調(diào)節(jié)電阻構(gòu)成。DCDC開關(guān)電源這種結(jié)構(gòu)模式?jīng)Q定了它輸出噪聲比較大。 接下來(lái)我們分析下工作原理，當(dāng)功率MOS（以后簡(jiǎn)稱開關(guān)），閉合時(shí)，電源通過(guò)電感給負(fù)載供電，并將電能儲(chǔ)存在電感L和輸出電容中，由于電感L的自感，在開關(guān)閉合時(shí)，電流增大的比較緩慢，即輸出不能立刻達(dá)到電源的電壓值。一定時(shí)間后，開關(guān)斷開，由于電感L的自感作用（可以形象的認(rèn)為電感中的電流具有慣性作用），將保持電路中的電流不變，即從左到右繼續(xù)流。電流流過(guò)負(fù)載，從地返回，流到肖特基二極管的正極，經(jīng)過(guò)二極管返回電感L的左端，從而形成一個(gè)回路。通過(guò)控制PWM的占空比就可以控制輸出的電壓。 在開關(guān)閉合期間，電感儲(chǔ)存能量，在斷開期間釋放能量，所以電感L叫做儲(chǔ)能電感，二極管在開關(guān)斷開期間負(fù)責(zé)給L提供電流通路，所以二極管叫做續(xù)流二極管。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電壓很小，所以發(fā)熱功率U*I就會(huì)很小，這就是開關(guān)電源高效率的原因。 通過(guò)這里原理，我們就知道了為什么在DCDC設(shè)計(jì)的時(shí)候，輸出一定要有大電容，二極管和電感為什么一定要靠近IC。而且DCDC的后級(jí)濾波一定要好，因?yàn)閮?nèi)部有開關(guān)頻接下來(lái)講解下boost型DCDC電路：

其基本模型如上圖，經(jīng)過(guò)我們對(duì)buck 電路的原理分析，對(duì)于BOOST 應(yīng)該很清楚了，同樣調(diào)整PWM的占空比，可以調(diào)節(jié)輸出，當(dāng)PWM占空比為50%的時(shí)候，輸出電壓為輸入電壓的2倍，基本原理如下： 開關(guān)導(dǎo)通時(shí), 輸入電壓流向電感, 電感電流線性增加,電感儲(chǔ)能增加,電源向電感轉(zhuǎn)移電能。 開關(guān)斷開時(shí), 電感電壓等于輸入電壓減去輸出電容的電壓, 電感電流減少,電感儲(chǔ)能減少, 電感儲(chǔ)能向負(fù)載轉(zhuǎn)移電能。 通過(guò)這樣不斷的開關(guān)實(shí)現(xiàn)了DCDC升壓，但是這種結(jié)構(gòu)得到的電流比較小，通常在幾百毫安，而且效率不高。

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? 一個(gè)經(jīng)典電路圖

boost電路即直流轉(zhuǎn)換成直流的升壓電路；

buck電路即直流轉(zhuǎn)換成直流的降壓電路。

基本元件是開關(guān)器件+電感+快恢復(fù)二極管電容等組成的兩種電路拓?fù)浞绞?/p>

buck型是降壓型的dc-dc,而boost是升壓式的dc-dc. buck型的基本原理: 電源通過(guò)一個(gè)電感給負(fù)載供電,同時(shí)電感儲(chǔ)存一部分能量,然后將電源斷開，只由電感給負(fù)載供電.如此周期性的工作，通過(guò)調(diào)節(jié)電源接通的相對(duì)時(shí)間，來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)。boost型的基本原理: 電源先給電感儲(chǔ)能，然后，將儲(chǔ)了能的電感，當(dāng)作電源,與原來(lái)的電源串聯(lián)，從而提高輸出電壓.如此周期性的重復(fù)。

DC—DC拓?fù)?，其?shí)，開關(guān)電源在現(xiàn)實(shí)大多上都是這幾個(gè)原理，在此衍生，電能損耗，轉(zhuǎn)換效率，功率因素都是再次基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)，控制算法等等。作為可控型電源模塊，我們要的是更多的是元件的材料硬性，以及先進(jìn)的控制算法，給我們所需智能產(chǎn)品提供穩(wěn)定可靠的電源。而且，就我所知吧，半導(dǎo)體行業(yè)興衰，也直接影響電源行業(yè)的發(fā)展，上游原料，下游產(chǎn)品嘛。

編輯：黃飛

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