如何通过电感+MOS管实现BUCK降压和Boost升压
关于buck/boost升降压电路的知识，学习整理如下。
BUCK/BOOST升降压电路构成的三兄弟元器件：1.电感，2.二极管，3.mos管。
电路用到：
1、基尔霍夫定律：一个回路上的电压之和等于0
2、法拉第电磁感应定律：这是最核2心的电感起作用的定律，
感应电动势计算公式：E＝nΔΦ/Δt（普适公式）｛E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt:磁通量的变化率｝
自感电动势计算公式：E自＝nΔΦ/Δt＝LΔI/Δt｛L:自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大)，ΔI:变化电流，∆t:所用时间，ΔI/Δt:自感电流变化率(变化的快慢)｝
从而得出：U=Ldi/dt==>Udt=Ldi
3、能量守恒定律：电感上的储存多少能量就释放多少能量
4、伏秒平衡原则：即处于稳定状态的电感，开关导通时间（电流上升段）的伏秒数须与开关关断（电流下降段）时的伏秒数在数值上相等。
电感是储能元器件，在升压电路中起着储能作用，具有充电和放电两个过程。
充电过程是：PWM信号控制MOS管处于闭合状态时，左边形成环路完成电感充电即储能的过程。此时电感极性左正右负，右部环路上的负载R没有电流。
放电过程是：PWM信号控制MOS管处于关断状态，电感极性转变为左负右正，和Vin串联叠加形成更大的电压，开始放电，此时右部环路上的电容输出端就是升高后的电压，负载R也有电流了。
结合法拉第电磁感应电动势推导公式及伏秒平衡原则，有：
Uon * ton=Uoff * toff [1]
当MOS=ON时：Uon=Uin；ton=DT; //其中D是开启时PWM占空比。
当MOS=OFF时： Uoff=Uout；toff=（1-D)T；
代入公式[1]后，有
Uin * DT=Uout * (1-D)T；
=》Vout/Vin=1/(1-D)； 因为D<1，所以输出电压比输入电压>1，即Vout > Vin，表示该电路实现升压。D=50%，则Vout=2*Vin，放大2倍；D=80%，则Vout=5*Vin，放大5倍。可见PWM占空比越大，则升压倍数越大。
开关电源中还有一个非常重要的概念：开关频率，比如常见的180KHz和400KHz，指PWM频率或MOS管的开关频率，频率越高输出电压的波形也平滑、纹波越小，但对MOS管开关速度也就要求越高。
在BUCK降压电路中，最重要的就是PWM波+BUCK降压电路，降压电路的核心器件还是电感，功率电感在DC/DC的升压电路和降压电路中都是必不可少，DC/DC类开关电源IC采用PWM控制，电感在电路中起到充放电作用。Boost升压电路和Buck降压电路的原理和拓扑结构类似，只是电感、功率开关以及二极管的位置不同。
充电过程是：当功率MOS开关Q1闭合导通时，电源通过电感给负载充电，并将电能储存在电感L和输出电容中，由于电感L的自感，在开关闭合时，电流增大的比较缓慢，即输出不能立刻达到电源的电压值。
放电过程是：一定时间后，当功率MOS开关Q1关断时，由于电感L的自感作用，将保持电路中的电流不变，即从左到右继续流。电流流过负载，从地返回，流到肖特基二极管的正极，经过二极管返回电感L的左端，从而形成一个回路。通过控制PWM的占空比就可以控制输出的电压。
在MOS开关闭合期间，电感储存能量，在断开期间释放能量，所以电感L叫做储能电感，二极管在开关断开期间负责给L提供电流通路，所以二极管叫做续流二极管。
根据能量守恒，在稳态条件下，电感两端电压在一个开关周期内的平均值为0，即伏秒平衡原理。根据电感电流在一个开关周期内是否连续，有三种工作模式，分别是CCM连续电流模式、BCM临界电流模式和DCM不连续电流模式。
CCM模式下，同样根据伏秒平衡原则Uon * ton=Uoff * toff ：
Von * DT=Voff * (1-D)T [2]
当MOS=ON时：电感电压Von=Vin-Vout
当MOS=OFF时：电感电压Voff=Vout
代入公式[2]后，有
(Vin-Vout) * DT=Vout * (1-D)T
推导出=> Vout/Vin=D ，其中PWM占空比D<1，故Vout<Vin，输出电压小于输入电压，因此处于降压，且和负载电流无关。
各点位波形如下：
电感进入DCM模式，传递函数、电流和电压波形将发生很大变化，输出电流纹波比CCM模式大。此时有最小负载电流值要求，同样根据伏秒平衡原则有：
（Vin-Vout）D1T=VoutD2T
推导出=》Vout/Vin=D1/(D1+D2)。同样得出Vout<Vin。
MOS开关管闭合导通时，二极管截止时间为D1T；
MOS开关管打开截止时，二极管导通时间为D2T；
MOS开关管和二极管都截止的时间为（1-D1-D2）*T，D2与电路参数有关。
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