名詞解釋：

BUCK電路：降壓電路(就是輸出電壓小于輸入電壓)

BOOST電路：升壓電路(輸出電壓大于輸入電壓)

CCM：電感電流連續(xù)工作模式

DCM：電感電流不連續(xù)工作模式

BCM：電感電流連續(xù)工作模式(周期結(jié)束時(shí)電感電流剛好降為0)

看電感電流是否連續(xù)可以從每個(gè)周期的電感電流是否從0開(kāi)始來(lái)判斷。

這兩種電路本質(zhì)解釋就是電壓發(fā)生變化的電路。但是官方名稱又叫單管不隔離直流變化。

單管：續(xù)流二極管。作用：續(xù)流。。

不隔離：不隔離的解釋就是沒(méi)有隔離開(kāi)。最通俗的講解就是輸入輸出在同一個(gè)閉環(huán)電路中，沒(méi)有變壓器元器件 將它們隔離開(kāi)。只有一個(gè)電感，所以嘛肯定就是有危險(xiǎn)的。

直流變換：DC-DC

這就是最基本的BUCK電路。

慢慢講解，首先是晶體管Q，圖中是一個(gè)NPN的三極管，目的起的開(kāi)關(guān)的作用。所以這里不局限于是三級(jí)管，MOS管也可以的，或者一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)也行，但是這個(gè)開(kāi)關(guān)管受電路輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖控制。當(dāng)Q導(dǎo)通的時(shí)候，我們可以看到二極管的陽(yáng)極是不是與輸入的Vin的負(fù)極相連，大小也就是為0，陰極接到Vin的正極，二極管是大小肯定就是Us。所以這個(gè)時(shí)候二極管是截至的。所以這時(shí)候電流就要經(jīng)過(guò)電感然后流向負(fù)載端電阻(R)。電感中的電流在線性增長(zhǎng)的同時(shí)就會(huì)發(fā)生自感。自感就又會(huì)阻礙電流的上升。所以這個(gè)時(shí)候電感L就將電能轉(zhuǎn)換為了磁能儲(chǔ)存起來(lái)了。這時(shí)候要注意自感電勢(shì)的方向時(shí)左正右負(fù)。

這個(gè)時(shí)候電路就變成了這個(gè)樣子。

?

當(dāng)開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)時(shí)電路圖

斷開(kāi)時(shí)，就沒(méi)有電流流向電感了。但是電感不會(huì)一瞬間降為0.而是在慢慢的減少，所以這時(shí)候就產(chǎn)生了左負(fù)右正的自感電勢(shì)。所以這時(shí)候二極管D就導(dǎo)通了。電流在減少的同時(shí)，L中之前存儲(chǔ)的磁能就轉(zhuǎn)化為電能釋放出來(lái)給負(fù)載R。

這里電容時(shí)濾波電容，目的時(shí)降低輸出電壓Uo的脈動(dòng)。

之后就是不斷的導(dǎo)通關(guān)閉導(dǎo)通關(guān)閉。。。

為了后續(xù)的講解，在這里先設(shè)計(jì)一下導(dǎo)通時(shí)間為T(mén)on，截止時(shí)間為T(mén)off，那么周期就是Ts=Ton+Toff。占空比d=Ton/Ts

首先是在CCM工作模式下，電感足夠大。

首先是在導(dǎo)通期間，這時(shí)候的電感的電壓大小是Uin-Uo，電感的電流會(huì)從最小值上升到最大值(這里的最小值一定是大于0)，即ILmin->ILmax。所以在導(dǎo)通期間電感的增量就為

(插入公式?jīng)]找到而且很慢)。

當(dāng)開(kāi)關(guān)管變?yōu)殛P(guān)閉期間，這時(shí)候電感的電壓大小為-Uo。電感電流就會(huì)用即ILma’x->ILmin。減少量就為

當(dāng)我們這個(gè)BUCK電路是一個(gè)穩(wěn)定的電路的話，它就會(huì)保持的穩(wěn)定的開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)，所以在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)閉期間電感電流的增量和減少量是一定的。

整理之后就可以得到

根據(jù)上面可以得到，我們這個(gè)輸入的電壓是輸入電壓在乘以占空比，即開(kāi)關(guān)管打開(kāi)的時(shí)間/周期。而且Ton≠Ts，所以輸出電壓的一定是小于輸入的電壓。這也就是BUCK電路的原理。而且輸出電壓的大小是可以操控，我們?nèi)羰褂肞WM波來(lái)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管，那就可以通過(guò)修改PWM波的占空比來(lái)修改輸出電壓的值。

在DCM的工作模式下，此模式就是電感比較小，負(fù)載比較大，或者周期Ts比較長(zhǎng)的情況。電感電流已經(jīng)降為0了，但是新的周期還沒(méi)開(kāi)始。所以每個(gè)新的周期電感電流都是從0開(kāi)始線性增加的。

根據(jù)上面可以得到，我們這個(gè)輸入的電壓是輸入電壓在乘以占空比，即開(kāi)關(guān)管打開(kāi)的時(shí)間/周期。而且Ton≠Ts，所以輸出電壓的一定是小于輸入的電壓。這也就是BUCK電路的原理。而且輸出電壓的大小是可以操控，我們?nèi)羰褂肞WM波來(lái)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管，那就可以通過(guò)修改PWM波的占空比來(lái)修改輸出電壓的值。

在DCM的工作模式下，此模式就是電感比較小，負(fù)載比較大，或者周期Ts比較長(zhǎng)的情況。電感電流已經(jīng)降為0了，但是新的周期還沒(méi)開(kāi)始。所以每個(gè)新的周期電感電流都是從0開(kāi)始線性增加的。

這種模式下，電感的電流是有三種狀態(tài)的：線性增加、線性減少、閑置(IL=0)

用圖分別表示一下就是

?

?

首先是在導(dǎo)通期間，這時(shí)候的電感的電壓大小是Uin-Uo，電感的電流會(huì)從最小值上升到最大值(這里的最小值=0)，即0->ILmax。所以在導(dǎo)通期間電感的增量就為

當(dāng)開(kāi)關(guān)管變?yōu)殛P(guān)閉期間，這時(shí)候電感的電壓大小為-Uo。電感電流就會(huì)用即ILma’x->0。減少量就為

當(dāng)在閑置狀態(tài)下，也就是IL=0的時(shí)候，就相當(dāng)于開(kāi)路狀態(tài)。

當(dāng)我們這個(gè)BUCK電路是一個(gè)穩(wěn)定的電路的話，它就會(huì)保持的穩(wěn)定的開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)，所以在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)閉期間電感電流的增量和減少量是一定的。

整理之后就可以得到

DCM工作模式下會(huì)使電路帶載能力降低，穩(wěn)壓精度變差，紋波電壓大。所以通常要求BUCK電路在CCM工作模式下工作。

當(dāng)然，也存在一種臨界條件，就是當(dāng)一個(gè)周期剛好結(jié)束的時(shí)候，電感的電流也剛好減小為0.這種模式稱為BCM。

電容阻礙電壓變化，通高頻，阻低頻，通交流，阻直流;

電感阻礙電流變化，通低頻，阻高頻，通直流，阻交流;

這是最簡(jiǎn)單的BOOST升壓電路。

首先，若很長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有對(duì)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行控制，所有元器件是屬于理想狀態(tài)的。所以Uo=Uin;

當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)

此時(shí)電路應(yīng)該時(shí)這樣的。二極管的作用是防止電容對(duì)地放電。

同理導(dǎo)通時(shí)，電感中的電流成線性增加，電感自感阻礙電流上升，電感將電能轉(zhuǎn)為了磁能存儲(chǔ)起來(lái)。

當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)閉時(shí)

此時(shí)電感的電流又降開(kāi)始慢慢減少。由于自感的作用阻礙電流的減小，電感兩端是左負(fù)右正，所以輸出端的電壓就成了Vo=Vin+VL。輸出電壓大于輸入電壓。

加一個(gè)公式 Uo=(1/(1-D))*Uin

buck/boost converter 升降壓轉(zhuǎn)換器

顧名思義，上面分別講了buck降壓電路和boost升壓電路

接下來(lái)要講的buck/boost converter功能就是輸出電壓即可以大于輸入電壓，也可以小于輸入電壓。

這就是buck/boost converter最簡(jiǎn)單的電路圖

剛接通時(shí)，輸入電流從流過(guò)電感直接到地，右端輸出的話主要由電容放電來(lái)維持。

Uon=Uin-Uq(通常情況下忽略Uq的壓降)

當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)閉時(shí)

電感電流從地流向負(fù)載R和電容C，在流經(jīng)二極管后回到電感。其過(guò)程就是L釋放能量和電容充電的一個(gè)過(guò)程。

所以Uoff=Uo-Ud(二極管的壓降一般也是忽略不計(jì)的)

這時(shí)候我們就想問(wèn)了，如何計(jì)算出輸出電壓是降低還是升高呢。

首先同樣D=Ton/Ts=Ton/(Ton+Toff)

UonTon=UoffToff(伏秒積公式)

Uo=(D/(1-D))*Uin

所以控制開(kāi)關(guān)掛的PWM波的占空比就起了很大的作用，如果占空比大于1/2，升壓。反之降壓。

總體來(lái)說(shuō)呢，寫(xiě)的有點(diǎn)亂，因?yàn)槲乙彩沁厡W(xué)習(xí)邊寫(xiě)，相當(dāng)于是自己的一個(gè)筆記。接下來(lái)就稍微整理一下知識(shí)點(diǎn)!

1.BUCK：降壓電路，輸出電壓與輸入電壓極性相同

2.BOOST電路：升壓電路，輸出電壓與輸入電壓極性相同

3.BUCK/BOOST：升/降壓電路，輸出電壓與輸入電壓極性相反

4.開(kāi)關(guān)管：一般使用功率三極管或功率MOS管，由PWM波型號(hào)來(lái)控制開(kāi)關(guān)管告訴開(kāi)關(guān)

5.電感：儲(chǔ)能作用

6.二極管：限流作用

7.電容：濾波作用

8.電阻：負(fù)載

9.伏秒積：在開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)定的狀態(tài)下，電感的充放電也屬于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，即開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通期間流入電感的電流等于開(kāi)關(guān)管關(guān)閉期間流過(guò)電感的電流。