开关电源学习笔记3 --- Buck-Boost变换器的基本原理

Buck-Boost变换器：既可以升压又可以降压，其简单电路组成如下

• 其中的器件和Buck电路完全一致，只是开关SW，二极管和电感的位置发生了改变
• Buck-Boost变换器输出的是相对地的负压

假设当前SW正在以一定的频率快速进行开关，已经达到平衡的过程

在开关由断开到接通的期间
接通后，电流从$U_{in}$Uin​流经开关SW再过电感L到地（实际上就是L的充能过程），由于二极管右边的输出是负压，左边是正压，二极管被短路（此时的右端输出电压由电容$C_{O}$CO​放电维持）
$U_{on}$Uon​ = $U_{in}$Uin​ - $U_{sw}$Usw​

当开关由接通到断开的期间
断开后，电流从地流经滤波电容$C_{O}$CO​和负载$R_{L}$RL​，过二极管$D_{}$D​，再到电感L到地（实际上就是$L_{}$L​的放能过程和$C_{O}$CO​的充能过程）
$U_{off}$Uoff​ = $U_{o}$Uo​ + $U_{D}$UD​

设开关通断的PWM占空比为D（“伏秒积”和BCM/CCM/DCM三种模式可在第一节得到）

1. 在CCM和BCM模式下
   $D = \frac{T_{on}}{T} = \frac{T_{on}}{T_{on} +T_{off}}$D=TTon​​=Ton​+Toff​Ton​​
   带入伏秒积：$U_{on}T_{on}$Uon​Ton​ = $U_{off}T_{off}$Uoff​Toff​，得 $D = \frac{U_{off}}{U_{on} +U_{off}} = \frac{U_{o} + U_{D}}{U_{in} - U_{sw} + U_{o} + U_{D}}$D=Uon​+Uoff​Uoff​​=Uin​−Usw​+Uo​+UD​Uo​+UD​​
   忽略二极管和开关管压降 $D = \frac{U_{o}}{U_{o} + U_{in}}$D=Uo​+Uin​Uo​​
   即 $U_{o} = \frac{D}{1 - D}U_{in}$Uo​=1−DD​Uin​
   当占空比D > 0.5时，$U_{o} > U_{in}$Uo​>Uin​，实现了升压功能
   当占空比D < 0.5时，$U_{o} &lt; U_{in}$Uo​<Uin​，实现了降压功能
2. 同理，在DCM模式下，也能达成升降压效果