本文是專題《Buck和Boost升降壓開關(guān)電源開環(huán)與閉環(huán)分析和設(shè)計 》的第二篇。
上一篇講了Boost+Buck升壓和降壓電路開環(huán)工作原理測試，此篇將闡述關(guān)于Buck+Boost降壓和升壓電路開環(huán)工作原理測試的相關(guān)內(nèi)容，歡迎點擊“資料”，下載本文配套資料。工程師們喜歡的話，記得點贊、收藏、關(guān)注、轉(zhuǎn)發(fā)、留言！
Buck+Boost降壓和升壓電路開環(huán)工作原理測試：PS——Buck and Boost
1、Buck+Boost降壓和升壓電路開環(huán)工作原理分析
工作原理：當(dāng)輸入電壓與輸出電壓接近時Buck降壓電路和Boost升壓電路同時工作，以限制Buck驅(qū)動信號占空比接近100%、Boost驅(qū)動信號占空比接近0%；此時將Buck電路的驅(qū)動信號設(shè)置為某一值，該值低于80%，從而Buck輸出電壓實現(xiàn)降壓、低于輸入電壓，Boost電路工作于升壓模式、使其輸出電壓高于Buck輸出電壓，從而實現(xiàn)整體電路的穩(wěn)壓控制，具體電路如下圖所示。
Buck降壓電壓——開環(huán)
Boost升壓電壓——開環(huán)
主、輔、Boost驅(qū)動源
參數(shù)說明：
Duty——MCU控制Boost驅(qū)動信號占空比，
0.4(反饋保護(hù)起作用)、0.6、0.8，Duty越大輸出電壓越低、Duty越小輸出電壓越高；
Freq——MCU控制信號的頻率；
SW1——功能測試1電路狀態(tài)設(shè)置：1為功能正常、0為開路；
SW2——SW2測試電路狀態(tài)設(shè)置：1為單獨測試——Buck與Boost單獨工作、
0為聯(lián)合調(diào)試——Buck+Boost聯(lián)合工作；
DutyB——Buck降壓電路的驅(qū)動信號占空比，
DutyB越小輸出電壓越低、DutyB越大輸出電壓越高；
2、 瞬態(tài)開環(huán)測試——24V輸入、24V輸出
對電路進(jìn)行時域瞬態(tài)測試，仿真設(shè)置如下圖所示，此時Duty=0.65（Boost驅(qū)動信號占空比）、DutyB=0.7（Buck驅(qū)動信號占空比）、Freq=20k、SW1=1、SW2=0（Buck和Boost聯(lián)合工作），MCU輸出信號U9RE7實現(xiàn)Buck的MOSFET驅(qū)動信號控制、U9RE6實現(xiàn)Boost的MOSFET驅(qū)動信號控制，此時輸出電壓計算值V(O1C)=VCCI1×DutyB/Duty，與測試結(jié)果23.776V基本一致；當(dāng)Buck電路驅(qū)動信號占空比DutyB固定之后，Boost電路的驅(qū)動信號占空比越小輸出電壓越高、反之則越低。
瞬態(tài)仿真設(shè)置：Duty=0.65、DutyB=0.7、Freq=20k、SW1=1、SW2=0
驅(qū)動信號和輸出電壓波形
輸出電壓波形和數(shù)據(jù)：輸出電壓最大值23.776V、最小值22.314V
Buck+Boost開環(huán)聯(lián)合控制測試：PS——Buck and Boost New
1、 Buck+Boost開環(huán)聯(lián)合控制工作原理分析
工作原理：Buck+Boost開環(huán)聯(lián)合控制電路如下圖，控制信號U9RE7和U9RE6反相、分別控制Q25和Q24C同時導(dǎo)通和截止，從而連續(xù)工作方式時電感L7C兩端的電壓分別為V(VCCI1)和V(O1C)，根據(jù)伏秒平衡原理，此時輸出電壓V(O1C)= V(VCCI1)×(1-Duty)/Duty——通過控制占空比Duty即可以使電路降壓又可以使電壓升壓，占空比Duty（U9RE6）越大輸出電壓越低。
Buck測試電路
Boost測試電路+過壓保護(hù)
供電和驅(qū)動
參數(shù)說明：
Duty——MCU控制Boost驅(qū)動信號占空比，
0.2(反饋保護(hù)起作用)、0.4、0.6、0.8，Duty越大輸出電壓越低、Duty越小輸出電壓越高；
Freq——MCU控制信號的頻率；
SW1——功能測試1電路狀態(tài)設(shè)置：1為功能正常、0為開路；
Buck+Boost參數(shù)設(shè)置
2、Buck+Boost開環(huán)聯(lián)合瞬態(tài)測試
測試結(jié)果：輸入電壓24V、占空比Duty=0.6時的瞬態(tài)仿真設(shè)置、測試波形和數(shù)據(jù)分別如下圖所示；MCU輸出的驅(qū)動信號V(U9RE6)與V(U9RE7)反相，使得V(Q24C:g)與V(Q25:s,Q25:g)同時為高或低、控制Q24C和Q25同時導(dǎo)通和截止；輸入電壓VIN=24V、Duty=0.6、負(fù)載電阻RL1C=4歐姆時電路工作于斷續(xù)模式，輸出電壓最大值約為27V、最小值約為26V、略大于計算值V(O1C)= V(VCCI1)×(1-Duty)/Duty=24V；電感兩端電壓分別為23V和29V、與輸入電壓VIN和輸出電壓V(O1C)-1（1代表二極管壓降）基本一致，當(dāng)Q25驅(qū)動信號V(Q25:s,Q25:g)為高時電感I(L7C)電流增大—儲能，當(dāng)Q25驅(qū)動信號V(Q25:s,Q25:g)為低時電感I(L7C)電流降低—釋能。
瞬態(tài)仿真設(shè)置
驅(qū)動測試波形：V(U9RE6)與V(U9RE7)反相；
V(Q24C:g)與V(Q25:s,Q25:g)同時為高或低、控制Q24C和Q25同時導(dǎo)通和截止
輸出電壓、驅(qū)動電壓、電感電流與電壓測試波形與數(shù)據(jù)
3、Buck+Boost開環(huán)聯(lián)合測試——升壓與降壓測試
測試結(jié)果：輸入電壓為24V、負(fù)載電阻RL1C=4歐姆，測試占空比Duty分別為0.3、0.5、0.7時的輸出電壓，輸出電壓計算公式為V(O1C)= V(VCCI1)×(1-Duty)/Duty；輸出電壓平均值分別為43.67V、31.63V和19.4V與計算值56V、24、10存在一定差距，所以實際工作時需要進(jìn)行閉環(huán)控制，但是利用該電路和控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)輸出電壓的升高與降低全量程調(diào)節(jié)。
瞬態(tài)仿真設(shè)置
Duty參數(shù)仿真設(shè)置
輸出電壓瞬態(tài)值
輸出電壓平均值測試波形與數(shù)據(jù)
VIN=24V、Duty=0.8、RL1C=4時的輸出電壓波形