BUCK BOOST學習總結

首先對於我這種電源方面的小白來講

關於電源用的最多的就是線性穩壓了

開關類的如  TI 的TPS系列  我是隻知道應用電路而不知道具體原理的

 

可是久而久之也不是個辦法

因而今天就帶打家詳細的來說一下  BUCK BOOST電路的原理

 

 

先掛幾個鏈接：

比較粗略的BUCK/BOOST電路的分析

http://tech.hqew.com/fangan_522451

 

 

http://blog.csdn.net/u011388550/article/details/23841023

 

這個仍是不錯的

http://www.elecfans.com/article/83/116/2016/20160307404422_a.html

 

 

開關電源的三大基礎拓撲：

 二、 開關電源基礎拓撲

第一大：BUCK減壓型

先上電路圖

 

圖中器件T爲  N-mos管

當PWM驅動高電平使得NMOS管T導通的時候，忽略MOS管的導通壓降，等效如圖2，電感電流呈線性上升，MOS導通時電感正向伏秒爲：

　　

　　當PWM驅動低電平的時候，MOS管截止，電感電流不能突變，通過續流二極管造成迴路（忽略二極管電壓），給輸出負載供電，此時電感電流降低，以下圖3所示，MOS截止時電感反向伏秒爲：

　　

 

什麼是電感的伏秒平衡吶？

處於穩定狀態的電感，開關導通時間(電流上升段)的伏秒數須與開關關斷(電流降低段)時的伏秒數在數值上相等，儘管二者符號相反。這也表示，繪出電感電壓對時間的曲線，導通時段曲線的面積必須等於關斷時段曲線的面積。

 

　

　　2.2 Boost升壓型

　　Boost升壓型電路拓撲，有時又稱爲step-up電路，其典型的電路結構以下圖4所示：

　　

　　一樣地，根據Buck電路的分析方式，Boost電路的工做原理爲：

　　

　　2.3 Buck-Boost極性反轉升降壓型

　　Buck-Boost電路拓撲，有時又稱爲Inverting，其典型的電路結構以下圖5所示：

　　

　　一樣地，根據Buck電路的分析方式，Buck-Boost電路的工做原理爲：

　　

　　三、 Buck與Buck-Boost組合

　　金昇陽K78系列的產品採用了Buck降壓型的電路結構進行設計，是LM78XX系列三端線性穩壓器的理想替代品，效率最高可達96%，不須要額外增長散熱片，同時還兼有短路保護和過熱保護，值得說明的是它可以完美支持負輸出。

　　上面提到金昇陽K78系列產品能夠支持負輸出，這是怎麼作到的呢？

　　從上面Buck電路以及Buck- Boost電路結構原理來看，主要的區別是二者二極管與功率電感的位置互換。所以，若將Buck電路的輸出Vo引腳接成輸入的GND，而以前的輸入GND
就變成了負電壓輸出了，即變成了Buck-Boost的電路結構。對應到金昇陽K78xx-500R2系列的產品就變成了以下圖6所示的負輸出。

　　

　　所以，用2只K7812-500R2的產品，實現BUCK與BUCK-BOOST電路相結合，能夠獲得±12V輸出，低的紋波和噪聲能夠給運放進行供電。

　　

　　須要值得注意的是，因爲BUCK-BOOST電路在啓動電流會比BUCK電路大一些，因此會在BUCK-BOOST電壓輸入端加一些緩衝類的器件。

　　四、 Buck與Boost組合

　　Buck與Boost二者相結合，會獲得什麼樣的電路和應用呢？根據不一樣的控制，可讓電源從高壓降到低壓，也能夠將低壓升到高壓，能夠稱之爲雙向DC-DC變換器之一，典型的應用電路以下圖：

　　

　　DC-DC雙向變換器目前主要應用在各大充放電系統中，隨着儲能器件的發展獲得了普遍地應用，主要的行業在汽車電子，電梯節能系統等應用行業。

　　當T2管截止時，T1管與D一、L等器件構成了Buck型降壓電路，能夠實現對後級的負載進行供電;反之，當T1管截止，T2管與D2二極管、L等器件構成了Boost升壓電路，對前端電源進行能量補充。目前對T1和T2管的控制以模擬方式控制相對仍是比較困難，均是以數字控制方式爲主。

　　下面是將超級電容運用到電梯能量回收系統中，將電機的能量在超級電容和直流母線之間進行相互傳遞，下降了能源的損耗。

　　

　　因爲超級電容充放電電流比較大，普通的功率MOS管已經不適合使用，一般用IGBT來替代，而IGBT驅動在導通和關斷的響應速度上，驅動電源選擇+15V 和-9V將會是比較理想的，一方面+15V可以徹底提供正向驅動的電壓，另外一方面-9V又可以加速IGBT的關斷。而QP12W05S-37是個不錯的選擇。

　　五、 總結

　　基本電源拓撲結構中Buck降壓型應用最多，可是各個基礎拓撲組合使用，能夠解決不少相似於正負電源供電以及雙向電源應用方面的問題。總之電源基礎拓撲結構雖老，可是實際應用卻能夠變幻無窮。

 

 

 

 

 

對於DCDC，你們都不陌生，由於就是開關電源，固然還有AC/DC，一般的AC/DC，都是110V或者220V交流變換爲直流電源，咱們這裏先來討論DCDC電源設計。

        DCDC電源類型分爲2種，一種是隔離性，一種是非隔離型。隔離型DCDC 的意思是輸出的GND和輸入的GND是無關係的，也成爲懸浮電源。常見的DC-DC芯片大都是非隔離型的。隔離性的電源，是雙向，也叫作升壓降壓類型，非隔離型的，分爲boost 和buck兩種。

        首先咱們來講下非隔離的DC-DC原理，這類電源又分爲boost和buck，即爲升壓和降壓模式。首先分析下DCDC降壓電路：

 

 

        Buck 模式DCDC 結構主要由輸入電容、功率MOS管、PWM模塊、肖特基二極管、功率電感、輸出電容和輸出調節電阻構成。DCDC開關電源這種結構模式決定了它輸出噪聲比較大。

        接下來咱們分析下工做原理，當功率MOS（之後簡稱開關），閉合時，電源經過電感給負載供電，並將電能儲存在電感L和輸出電容中，因爲電感L的自感，在開關閉合時，電流增大的比較緩慢，即輸出不能馬上達到電源的電壓值。必定時間後，開關斷開，因爲電感L的自感做用（能夠形象的認爲電感中的電流具備慣性做用），將保持電路中的電流不變，即從左到右繼續流。電流流過負載，從地返回，流到肖特基二極管的正極，通過二極管返回電感L的左端，從而造成一個迴路。經過控制PWM的佔空比就能夠控制輸出的電壓。

        在開關閉合期間，電感儲存能量，在斷開期間釋放能量，因此電感L叫作儲能電感，二極管在開關斷開期間負責給L提供電流通路，因此二極管叫作續流二極管。當開關閉合時，電壓很小，因此發熱功率U*I就會很小，這就是開關電源高效率的緣由。

        經過這裏原理，咱們就知道了爲何在DCDC設計的時候，輸出必定要有大電容，二極管和電感爲何必定要靠近IC。並且DCDC的後級濾波必定要好，由於內部有開關頻接下來說解下boost型DCDC電路：

 

 

        其基本模型如上圖，通過咱們對buck 電路的原理分析，對於BOOST 應該很清楚了，一樣調整PWM的佔空比，能夠調節輸出，當PWM佔空比爲50%的時候，輸出電壓爲輸入電壓的2倍，基本原理以下：

        開關導通時, 輸入電壓流向電感, 電感電流線性增長,電感儲能增長,電源向電感轉移電能。

        開關斷開時, 電感電壓等於輸入電壓減去輸出電容的電壓, 電感電流減小,電感儲能減小, 電感儲能向負載轉移電能。

        經過這樣不斷的開關實現了DCDC升壓，可是這種結構獲得的電流比較小，一般在幾百毫安，並且效率不高。