上一篇文章介紹了BUCK拓?fù)溟_(kāi)關(guān)電源的工作原理，其實(shí)構(gòu)成開(kāi)關(guān)電源的基本拓?fù)溥€有另外兩種，但這兩種拓?fù)鋺?yīng)用不如BUCK那么廣泛，因此，這一篇打算把它們合并起來(lái)介紹：對(duì)BOOST升壓拓?fù)浜虰UCK-BOOST升降壓拓?fù)渥鲆粋€(gè)詳細(xì)分析，從定量角度推導(dǎo)該拓?fù)渖婕暗降闹匾剑忉岆娫醇y波產(chǎn)生的原理，從而達(dá)到更深層次理解這兩種電路工作原理的目的。
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下面我們就采用數(shù)學(xué)工具去定量的分析基本的BOOST電路，搞清楚它的工作原理：
圖1.異步BOOST電路工作原理，狀態(tài)1
圖1所示為一個(gè)基本的異步BOOST電路圖，可以看到主要包括開(kāi)關(guān)管S1、二極管D1、儲(chǔ)能電感L1、輸入電容C1、輸出電容C2，以及負(fù)載RL等。穩(wěn)態(tài)條件下，整個(gè)電路分成兩個(gè)工作狀態(tài)，如圖1所示為狀態(tài)1：S1開(kāi)關(guān)管閉合，VIN電流流經(jīng)電感L1到地給L1儲(chǔ)能，后電流通過(guò)大地流回VIN負(fù)端結(jié)束。此時(shí)電感右側(cè)電壓為0，二極管反向截至，因此，負(fù)載RL的電能完全通過(guò)輸出電容C2提供。
圖2. 異步BOOST電路工作原理，狀態(tài)2
圖2所示為狀態(tài)2工作過(guò)程：S1開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)，VIN電流流經(jīng)電感L1到D1然后給負(fù)載RL供電，同時(shí)給輸出電容C2充電。最后，通過(guò)大地流回VIN負(fù)端結(jié)束。此時(shí)電感右側(cè)電壓約等于輸出電壓（差一個(gè)二極管壓降）。其實(shí)，說(shuō)的簡(jiǎn)單一點(diǎn)，BOOST就是BUCK的反向應(yīng)用，把BUCK的輸入輸出端直接對(duì)調(diào)就是BOOST電路了。
圖3. 狀態(tài)1工作波形
圖3所示，為穩(wěn)態(tài)條件下BOOST電路工作于狀態(tài)1的重要節(jié)點(diǎn)電壓電流波形。該狀態(tài)下，電感兩端電壓為Vi。根據(jù)伏秒定律，
其中，V=Vi，dt用開(kāi)通時(shí)間ton代替，得到：
圖4. 狀態(tài)2工作波形
當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)刻如圖4，二極管D1導(dǎo)通，電路工作于狀態(tài)2，電感兩端電壓為Vin-Vo（忽略二極管壓降），同理可得：
電源系統(tǒng)穩(wěn)定工作于CCM時(shí)，導(dǎo)通紋波和關(guān)斷紋波一致。則：
可以得到:
定義D為占空比，它等于開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間和周期的比值，則：
即BOOST電路的傳遞函數(shù)。
下面進(jìn)一步計(jì)算電感紋波電流的峰峰值，將上面ton表達(dá)式代入 ，再整理可得：
就是穩(wěn)態(tài)條件下流經(jīng)電感的紋波電流峰峰值，可以看出，該值與開(kāi)關(guān)頻率 以及電感值L成反比，與占空比D成正比。 BOOST拓?fù)涞姆治鼍偷竭@里，相關(guān)的其他參數(shù)比如輸出電壓，輸入電壓紋波等會(huì)在后續(xù)的電源設(shè)計(jì)選型篇介紹，這里就先不展開(kāi)了。
補(bǔ)充說(shuō)一下，傳統(tǒng)的BOOST拓?fù)潆娐酚晒逃械膯?wèn)題：一個(gè)是它的輸入到輸出無(wú)法斷開(kāi)，存在輸入到輸出的漏電路徑，因此這也導(dǎo)致了它的輸出端無(wú)法短路到地。而且即使是同步整流情況下，由于體二極管的存在，上述問(wèn)題依舊無(wú)法完全避免。
下面開(kāi)始介紹基礎(chǔ)拓?fù)涞淖詈笠活?lèi)：BUCK-BOOST拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，我們采用數(shù)學(xué)工具去定量的分析基本的該電路，并搞清楚它的工作原理：
圖5.BUCK-BOOST電路工作原理，狀態(tài)1
圖5所示為一個(gè)基本的BUCK-BOOST電路圖，可以看到主要包括開(kāi)關(guān)管S1、二極管D1、儲(chǔ)能電感L1、輸入電容C1、輸出電容C2，以及負(fù)載RL等。穩(wěn)態(tài)條件下，整個(gè)電路分成兩個(gè)工作狀態(tài)，如圖5所示為狀態(tài)1：S1開(kāi)關(guān)管閉合，VIN電流流經(jīng)電感L1到地給L1儲(chǔ)能，后電流通過(guò)大地流回VIN負(fù)端結(jié)束。此時(shí)電感兩端電壓為Vin，二極管反向截至，因此，負(fù)載RL的電能完全通過(guò)輸出電容C2提供。
圖6.BUCK-BOOST電路工作原理，狀態(tài)2
圖6所示為狀態(tài)2工作過(guò)程：S1開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)，VIN直接給輸入電容C1充電，電感L1通過(guò)二極管D1續(xù)流，通過(guò)電流iLf為負(fù)載RL供電，同時(shí)為輸出電容C2充電。注意到此時(shí)負(fù)載RL上電壓極性和輸入端正好相反，電感兩側(cè)電壓約等于輸出電壓（差一個(gè)二極管壓降）。下面開(kāi)始推導(dǎo)它的輸入輸出傳遞函數(shù)：
圖7. BUCK-BOOST CCM工作波形
圖7所示，為穩(wěn)態(tài)CCM條件下BUCK-BOOST電路的重要節(jié)點(diǎn)電壓電流波形。開(kāi)關(guān)管閉合的ton時(shí)間內(nèi)，電路工作與狀態(tài)1，電感兩端電壓為Vi。根據(jù)伏秒定律，
其中，V=Vi，dt用開(kāi)通時(shí)間ton代替，得到：
當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)刻如圖7，二極管D1導(dǎo)通，電路工作于狀態(tài)2，電感兩端電壓為Vo（忽略二極管壓降），同理可得：
電源系統(tǒng)穩(wěn)定工作于CCM時(shí)，導(dǎo)通紋波和關(guān)斷紋波一致。則：
可以得到
定義D為占空比，它等于開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間和周期的比值，則：
即BUCK-BOOST電路的傳遞函數(shù)。
下面進(jìn)一步計(jì)算電感紋波電流的峰峰值，將上面ton表達(dá)式代入 ，再整理可得：
上式就是穩(wěn)態(tài)條件下流經(jīng)電感的紋波電流峰峰值，可以看出，該值與開(kāi)關(guān)頻率 以及電感值L成反比，與占空比D成正比。BUCK-BOOST拓?fù)涞姆治鼍偷竭@里，其實(shí)在實(shí)際應(yīng)用中，BUCK-BOOST拓?fù)鋺?yīng)用并不多，還有另外一種四管升降壓拓?fù)洌@種拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)了升降壓的同時(shí)不會(huì)改變?cè)瓉?lái)的輸入電壓極性，因此應(yīng)用更為廣泛。
以上介紹的就是三種基本拓?fù)渲械牧硗鈨煞N拓?fù)淞耍驗(yàn)閼?yīng)用不如BUCK那么廣泛，加上我自己對(duì)這兩種拓?fù)涞恼J(rèn)識(shí)也僅僅停留在紙面上，沒(méi)有很多實(shí)際的設(shè)計(jì)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，因此，就不過(guò)多的照本宣科，班門(mén)弄斧了。想要更深入、理論化的研究這些拓?fù)洌鋵?shí)完全可以學(xué)習(xí)一門(mén)叫做電子電力的專(zhuān)業(yè)課，我這里就權(quán)當(dāng)是拋磚引玉啦~