作者：沃倫·米勒，特約作家

降壓-升壓轉(zhuǎn)換器是一種開關(guān)模式電源，可以從高于或低于所需輸出電壓的源電壓提供穩(wěn)壓直流輸出。這在電池供電的應(yīng)用中特別有用，在這些應(yīng)用中，電池電壓開始高于所需輸出，但隨著電池耗盡而下降。了解降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的基本原理對(duì)每位工程師都很有用，因?yàn)樗鼈円殉蔀殡娮酉到y(tǒng)中如此重要的元素。

顧名思義，降壓-升壓轉(zhuǎn)換器結(jié)合了降壓轉(zhuǎn)換器和升壓轉(zhuǎn)換器的元件，兩者均可使用交流或直流輸入電壓源工作。降壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生介于 0 V 和略低于輸入電壓之間的直流輸出。一個(gè)常見的應(yīng)用是在通信機(jī)箱中，其中輸入電壓可能高達(dá) 48 V，但單個(gè)板的電壓可能不高于 12 V。降壓轉(zhuǎn)換器可能首先將輸入電壓調(diào)節(jié)到接近 12 V，然后然后額外的轉(zhuǎn)換器將產(chǎn)生電路板的 MCU、內(nèi)存或 FPGA 所需的更低電壓。通常，一塊電路板需要三個(gè)或四個(gè)不同的電壓，因此您可以看到，從高于單個(gè)設(shè)備所需的電壓開始是有利的。

恰當(dāng)命名的升壓轉(zhuǎn)換器可以產(chǎn)生高于輸入電壓的輸出電壓。這是通過(guò)在將能量存儲(chǔ)在電感器中而電容器提供輸出的模式與釋放存儲(chǔ)的能量以便為電容器充電的模式之間切換電路來(lái)完成的。當(dāng)通過(guò)電感器的電流被切斷時(shí)，存儲(chǔ)在其磁場(chǎng)中的能量隨著磁場(chǎng)的崩潰以高壓脈沖的形式釋放，產(chǎn)生的電流被發(fā)送到電容器以提高輸出電壓。升壓模式下降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的操作如下圖所示。

圖 1：在升壓模式下工作的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。圖片來(lái)源： learnabout-electronics.org。

在上圖中，控制單元選擇開關(guān)，使輸出電壓來(lái)自輸出電容器，來(lái)自輸入源的電流通過(guò)電感器。在底部圖中，控制單元更改開關(guān)設(shè)置，輸入電壓 (Vs) 被添加到電感器 (L) 兩端的電壓，以將電容器充電至高于輸入電壓的電壓并將其提供給輸出。

轉(zhuǎn)換器在降壓模式下的操作是通過(guò)始終關(guān)閉 Tr2，然后打開和關(guān)閉 Tr1 來(lái)完成的。當(dāng) Tr1 關(guān)閉時(shí)，二極管 D1 導(dǎo)通以完成電路并保持電流流向輸出。這兩種模式如下圖所示。

圖 2：在降壓模式下工作的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。? 圖片來(lái)源： learnabout-electronics.org。

開關(guān)模式電源用于幾乎所有電子產(chǎn)品，它們的基本操作對(duì)幾乎任何工程學(xué)科都有幫助，而不僅僅是電子產(chǎn)品。任何對(duì)下一級(jí)細(xì)節(jié)感興趣的人都應(yīng)該查看learnabout-electronics.org。您還可以查看集成電路制造商網(wǎng)站，了解降壓和升壓轉(zhuǎn)換器的詳細(xì)規(guī)格。

審核編輯 黃昊宇