BUCK-BOOST电路简析，公式推导与电路工作过程简析

一、本文目的

        首先为了对自己的学习过程做一个最为普通且能够妥善保管的记录，选择在csdn上写博客作为随想记录，也希望自己能够持续不断的学习。如果有不对之处，劳烦大家指出，不胜感谢！

        其次本文是对于一些常见硬件电路的简单分析。首先我会从目之所及之处，比如单片机的一些功能模块电路，进行简单的分析；再进一步我应该会进行扩展，电源部分，通信部分，功放，三极管等等；如果有可能的话，我会重新进行模拟电路的学习。当然这些都是后话了，会陆续进行更新。

二、BUCK-BOOST

        在我的理解中，一个系统最为重要的部分也就是电源部分了；也有同学与工作中的大牛告诉我分析一张原理图最重要的就是搞清楚电路中电流的流向。所以这里把电源类放在第一部分，以凸显其重要性。由于现在博主能力有限哈，首先分析直流电电源类的电路，交直流转换就待日后有能力再说。

        首先是每一个硬件学习者都要能背的BUCK和BOOST电路了。

        （1）BUCK电路

        

        如图是BUCK电路拓扑结构图。由电源、开关管、二极管、电感、电容和负载构成。

        开关管S：控制电流的通断，有三极管、mos管等。

        二极管D：单向导通作用。

        电感L：将电能转换成磁能，随后进行释放。

        电容C：储存能量。

工作过程：通过可调占空比的PWM波或者可调节频率的PFM波形控制开关管导通截止。

降压原理：

开关管导通时：电流从电源正极出发，依次流经开关管、电感、负载。二极管单向导通无电流流过，电容充电。由于电感上电流不能突变，故电感电流由小变大，且此时电感左正右负，将电能转换为磁能储存。

开关管截止时：由于电感上电流不能突变，故电流依旧由左流向右，此时电感可看作电源，电感右正左负。电流依次从电感右侧流出，流经负载、二极管最后回到电感左边。

电容的作用：当开关管截止时，二极管导通是需要一定的导通电压和时间，此时电感还不能及时的为负载进行供电，电容进行放电，为负载进行供电。电容还能够有效的抑制电源纹波。

电源纹波产生的原因：一般来说，电源纹波来自开关管导通关断产生的扰动，纹波的频率等于开关管的开关频率。

如何抑制电源纹波：

1.提高开关管的频率。

2.增大电感或者输出电容。

       使用大容量的电解电容，但是电解电容对于高频纹波效果并不算很好，所以在旁边并联一个陶瓷电容以达到良好的滤波效果。

3.增加一级LC滤波。

        （2）BOOST电路

       

如图是BUCK电路拓扑结构图。由电源、开关管、二极管、电感、电容和负载构成。

        开关管S：控制电流的通断，有三极管、mos管等。

        二极管D：单向导通作用。

        电感L：将电能转换成磁能，随后进行释放。

        电容C：储存能量。

工作过程：通过可调占空比的PWM波或者可调节频率的PFM波形控制开关管导通截止。

工作原理：

开关管闭合时：电能转换成磁能储存。

开关管断开时：电流由电源正极流出，流经电感、二极管、负载。其中电感储存的磁能转换成电能，或者说电感中电流不能突变，电流缓慢减小。此时电感可以看作一个电源，左负右正。

其中，电容的作用、电源纹波的产生、电源纹波的抑制与上文中一致。

        （3）BUCK-BOOST电路

        

这里只对BUCK-BOOST电路做一个简单的原理分析：

        这三个电源电压变换电路拓扑图做一个最简单的总结，就是电感电压、输入电压和输出电压三部分的关系。BUCK是输出电压加电感电压等于输入电压、BOOST电路时输入电压加电感电压等于输出电压、BUCK-BOOST电路时输出电压由电感电压决定。而这三者再加上占空比调节，也就能够实现调压功能。

（4）各类集成IC

        对于市面上各种集成IC芯片，比如常见的AM1117、TPS63020等等。这里就不再细说，也展不开来细说。对于自己的要求，寻找对应芯片，对着芯片手册进行电路设计就行。