Buck-Boost电路
前面我们学习了降压的Buck电路 (左图) 和升压的Boost电路 (右图),那么如果我们把Buck电路和Boost电路结合一下会发生什么情况?
我们尝试着画一下:
我们用Buck电路作为输入,然后用Boost电路进行调整,最后输出。因此Buck电路中的负载、Boost电路的电源都可以删掉。得到下图:
由于Buck电路中的C2的作用是在输出的时候滤波,这个功能已经由Boost电路中的C1实现了,因此可以删除Buck电路中的C2电容。得到下图:
这里两个电感处于串联状态,可以合二为一,得到下面的电路:
上述电路中电感L1右侧对D1二极管进行供电,负载的下面通过二极管D2与电感L1的左侧相连,所以我们可以直接把电线直接连接到L1左侧,得到如下电路,整理后得到右侧的图:
上面右图中,如果S1开关和S2开关同时接通,电源对电感和电容充电,对负载供电;
如果S1开关和S2开关同时断开,电感对电容和负载供电。
这两个过程中,二极管D2都没有电流流过,所以我么可以删除二极管D2,得到下图:
上图中,两个开关是串联关系,这两个开关显然可以舍弃任意一个。我们舍弃S2开关,就得到了下面左图,整理得到右图:
我们习惯把二极管放在电路图的上面,所以整理一下得到下图:
上图中,当开关断开时,电感对电容和负载供电。这时,负载上的电流是从下往上走的。
当开关闭合时,电源对电感进行充电;电容对负载进行供电;负载上的电流是从下往上走的。
这就是最简化的Buck-Boost电路,它可以升压,也可以降压。神奇的是,Buck-Boost电路与Buck电路和Boost电路一样,都仅仅含有6个元件。这三个电路仅仅是拓扑结构不同,但能实现完全不同的功能。
Buck-Boost电路能进一步转化成实际电路,这部分内容我们将在后续文章中介绍。
下面是Buck-Boost电路中各个元件的参数的计算方式,推导过程略。
占空比D = Uo / (Ui + Uo)。Uo是输出电压,Ui是输入电压;
电感电压UL = Ui
电感量L = Ui * D * Ts / dI。Ts是开关的一个开关周期,dI是输出电流的波纹
电容C = dI * D1 * Ts * 1000 / dUc。dI是输出电流的波纹,dUc是输出电压的波纹。
输出电阻Ro = Uo/ Io。Io是输出电流的平均值
在实际电路中,我们用一个MOS管作为电子开关,另外需要一个芯片控制MOS管的开关频率和占空比。
感谢定明芳老师的讲解。
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