聊聊 Buck-Boost 升/降压电路_boostbuck电路应用场景

Buck-Boost converter是一种DC-DC转换器，可以提升(升压)或降低(降压)输入电压以产生一个稳压的输出电压。它在电源管理和可再生能源系统中被广泛使用。

其中，Buck-Boost转换器用于多种应用，包括:

• 输入电压变化显著的电池供电设备。
• 可再生能源系统，用于管理和调节来自太阳能电池板等来源的电力。
• 汽车系统，用于从单个电池管理不同的电压需求。

组件和操作

1. 组件:

   • 电感 (L): 在开关闭合时存储能量，并在开关断开时释放能量。
   • 开关 (通常是晶体管): 控制电感的充电和放电。
   • 二极管: 确保电流朝正确的方向流动。
   • 电容 ©: 平滑输出电压。
   • 负载: 接收来自转换器的电力的设备或电路。

2. 操作:

   • 开关打开: 当开关闭合时，电感与电源电压相连，通过建立磁场存储能量。电感中的电流线性增加。
   • 开关断开: 当开关断开时，电感通过二极管将其存储的能量释放到负载上。电感两端的电压反转并提供所需的输出电压。

稳态分析

在稳态操作中，电感电流在一个完整周期(包括开和关的周期)的变化为零（列关于电流纹波的等式 推导得出以下公式）

由：（电流纹波；Δdelta升/降变化量抵消）

$$\left|\frac{V_i{t}_{on}}{L}\right|=\left|\frac{-V_o{t}_{off}}{L}\right|$$
或：
$$\frac{V_i{t}_{on}}{L}+\frac{-V_o{t}_{off}}{L}=0$$

$$\frac{V_o}{V_i}=\frac{t_{on}}{t_{off}}=\frac{d}{1-d}=k(d)$$

其中:

• V_o 是输出电压。
• V_i 是输入电压。
• d 是占空比，定义为 $$d=\frac{t_{on}}{t_{on}+t_{off}}$$

该公式表明，可以通过改变占空比来调整输出电压。对于 $$d<0.5$$，转换器在降压模式下工作，对于 $$d>0.5$$，转换器在升压模式下工作。

实际考虑

• 效率: 实际转换器有非理想组件，导致损耗和效率降低。设计优化涉及最小化这些损耗。
• 控制: 实施反馈控制以在输入电压或负载条件变化的情况下调节输出电压，对于可靠运行至关重要。