降压-升压转换器原理与选型：听听电源工程师怎么说
关键词: 降压升压, buck boost, 降压升压转换器, 电路设计, 工作原理, 选型
摘要
采用合适的降压-升压转换器，可以让电路设计变得简单。本文介绍降压-升压转换器的工作原理、工作模式，以及降压-升压转换器的选型要素，包括：输出电压范围和转换器输出类型、开关频率、软启动、静态电流、占空比等。
直流电源转换器 (dc-dc converter) 常见有三种基本技术：降压 (buck)、升压 (boost) ，以及降压-升压(buck-boost)。在一般电源应用上，降压转换器用于产生低直流输出电压，升压转换器用于产生高直流输出电压，降压-升压转换器的输出电压既可以用于产生小于输入的电压，也可以用于产生大于输入的电压。小编在本文介绍降压-升压转换器是如何工作的。
电路原理
顾问思义，降压-升压转换器结合了降压、升压两种功能。降压-升压转换器的简单工作原理，参见图1，这是个高效的降压-升压转换器简单结构图。
图1，降压-升压转换器的简单结构图
这样的器件譬如adi公司的adp2503和adp2504降压-升压转换器，它们内置四个开关、两个电容和一个电感。
图2，adp2503/adp2504结构框图
在降压或升压模式下工作时，只要主动操作其中两个开关，就可以降低降压-升压转换器工作时产生损耗，提高效率。
降压模式
在降压模式下, 降压-升压转换器工作如下图，vin大于vout时，开关c打开，开关d闭合。
图3，典型的降压模式操作
升压模式
在升压模式下，vin小于vout 时，开关b打开，开关a闭合。这时，开关c和开关d的工作模式如下图表示。
图4，典型的升压模式操作
降压-升压模式
请留意，当vin在vout ±10%范围内，此时转换器会进入降压-升压模式。在降压-升压模式下，两种工作状态（降压和升压）会在一个开关周期内发生。此时须要特别注意降低损耗、优化效率，以及消除由于模式切换造成的不稳定性。这么做的目的标是要维持输出电压稳定，以及电感上的电流纹波降至最小，从而得到较好的瞬态性能。
关键参数
在digi-key官网上可以清楚查看不同降压-升压转换器的一些关键参数，方便用户筛选合适的降压-升压转换器。
图5，digi-key官网上的降压-升压转换器的参数选项
在降压-升压转换器选型时，一些需要留意的关键参数包括：
1 输出电压范围 (最大和最少的輸出电压) 和转换器输出类型
降压-升压转换器可以支持固定或可调的输出电压，也有可编程类型。可编程类型降压-升压转换器，如下图中的ltc3129，可通过外部分路电阻使输出电压达到应用的需要。
图6，ltc3129可编程类型降压-升压转换器
2 开关频率
低功耗降压-升压转换器通常在500khz至3mhz之间工作。更高的开关频率允许使用更小的电感器并减少pcb上需要的空间，但每增加一倍的开关频率，效率会降低约2％。
3 软启动
具有 “软启动”功能很重要，这使得输出电压以可控方式缓缓上升，从而避免启动时出现输出电压过冲现象。
4 静态电流 (iq)
器件的iq越低，则效率越高。然而，iq可以针对许多条件进行规定，包括关断、负载、脉冲频率(pfm)工作模式或脉冲宽度(pwm)工作模式。因此，为了确定某个应用的最佳转换器，最好查看特定工作电压和负载电流下的实际工作效率。
5 空占比 (d)
占空比 = 开关开通的时间/ 工作同周期。开通和关闭开关影响了电感能量的储存和释放，从而影响输出的电压。
所以要计算降压模式的最小占空比和升压模式的最大占空比。这些占空比很重要，因为在这些占空比下，可以知道转换器工作范围的极限。占空比总是正数且小于1。
其中，
vin max = 最大输入电压
vin min = 最小输入电压
vout = 所需的输出电压
dbuck = 降压模式的最小占空比
dboost = 升压模式的最大占空比
η=以vin、vout 和 iout 计算的估计效率
本文小结
采用合适的降压-升压转换器，可以让电路设计变得简单。在挑选降压-升压转换器時候，一些关键参数需要留意，这些参数包括：
· 输出电压范围和转换器输出类型
· 开关频率
· 软启动
· 静态电流
· 占空比
更多有关电源设计的技术资料如下：
· 线性稳压器的冷却要求
· 简单直流电路中欧姆定律的应用
· 当多就是少时：用更多的稳压器节省宝贵的空间
· 使用中等强度电流 dc/dc 稳压器模块时应避免的常见错误
· 采用安全方式测试线路供电型开关模式电源
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热电阻传感器和热电偶传感器的区别
降压-升压转换器原理与选型：听听电源工程师怎么说
LitePoint：发力IoT，拓展无线测试新征途
行走的“鳃” 人类离自由穿梭海洋的目标又进了一步
一种基于”T”型三电平演化而来的Vienna整流器
无人机飞行控制技术的特点优势及应用重要性
三星W2018发布时间提上日程 概念图霸气曝光 预计售价高达2万
电磁屏蔽效能测试的意义
元器件迎来涨价潮_电脑迎来重新订价
德索连接器厂家对fakra连接器连接的正确方法讲解
荣耀8地位不保！荣耀8Lite高性价比，颜值更高，仅1999
台达PLC与昆仑通态触摸屏通讯设置
光纤传感器-五金配件生产计数上应用案例
VR在另一个市场上创造着百亿的价值
智能变送器的选型及HART协议通讯器的应用
共享经济引全球关注 比利时考察团赴来电共享充电宝调研
摘要
采用合适的降压-升压转换器，可以让电路设计变得简单。本文介绍降压-升压转换器的工作原理、工作模式，以及降压-升压转换器的选型要素，包括：输出电压范围和转换器输出类型、开关频率、软启动、静态电流、占空比等。
直流电源转换器 (dc-dc converter) 常见有三种基本技术：降压 (buck)、升压 (boost) ，以及降压-升压(buck-boost)。在一般电源应用上，降压转换器用于产生低直流输出电压，升压转换器用于产生高直流输出电压，降压-升压转换器的输出电压既可以用于产生小于输入的电压，也可以用于产生大于输入的电压。小编在本文介绍降压-升压转换器是如何工作的。
电路原理
顾问思义，降压-升压转换器结合了降压、升压两种功能。降压-升压转换器的简单工作原理，参见图1，这是个高效的降压-升压转换器简单结构图。
图1，降压-升压转换器的简单结构图
这样的器件譬如adi公司的adp2503和adp2504降压-升压转换器，它们内置四个开关、两个电容和一个电感。
图2，adp2503/adp2504结构框图
在降压或升压模式下工作时，只要主动操作其中两个开关，就可以降低降压-升压转换器工作时产生损耗，提高效率。
降压模式
在降压模式下, 降压-升压转换器工作如下图，vin大于vout时，开关c打开，开关d闭合。
图3，典型的降压模式操作
升压模式
在升压模式下，vin小于vout 时，开关b打开，开关a闭合。这时，开关c和开关d的工作模式如下图表示。
图4，典型的升压模式操作
降压-升压模式
请留意，当vin在vout ±10%范围内，此时转换器会进入降压-升压模式。在降压-升压模式下，两种工作状态（降压和升压）会在一个开关周期内发生。此时须要特别注意降低损耗、优化效率，以及消除由于模式切换造成的不稳定性。这么做的目的标是要维持输出电压稳定，以及电感上的电流纹波降至最小，从而得到较好的瞬态性能。
关键参数
在digi-key官网上可以清楚查看不同降压-升压转换器的一些关键参数，方便用户筛选合适的降压-升压转换器。
图5，digi-key官网上的降压-升压转换器的参数选项
在降压-升压转换器选型时，一些需要留意的关键参数包括：
1 输出电压范围 (最大和最少的輸出电压) 和转换器输出类型
降压-升压转换器可以支持固定或可调的输出电压，也有可编程类型。可编程类型降压-升压转换器，如下图中的ltc3129，可通过外部分路电阻使输出电压达到应用的需要。
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2 开关频率
低功耗降压-升压转换器通常在500khz至3mhz之间工作。更高的开关频率允许使用更小的电感器并减少pcb上需要的空间，但每增加一倍的开关频率，效率会降低约2％。
3 软启动
具有 “软启动”功能很重要，这使得输出电压以可控方式缓缓上升，从而避免启动时出现输出电压过冲现象。
4 静态电流 (iq)
器件的iq越低，则效率越高。然而，iq可以针对许多条件进行规定，包括关断、负载、脉冲频率(pfm)工作模式或脉冲宽度(pwm)工作模式。因此，为了确定某个应用的最佳转换器，最好查看特定工作电压和负载电流下的实际工作效率。
5 空占比 (d)
占空比 = 开关开通的时间/ 工作同周期。开通和关闭开关影响了电感能量的储存和释放，从而影响输出的电压。
所以要计算降压模式的最小占空比和升压模式的最大占空比。这些占空比很重要，因为在这些占空比下，可以知道转换器工作范围的极限。占空比总是正数且小于1。
其中，
vin max = 最大输入电压
vin min = 最小输入电压
vout = 所需的输出电压
dbuck = 降压模式的最小占空比
dboost = 升压模式的最大占空比
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本文小结
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· 输出电压范围和转换器输出类型
· 开关频率
· 软启动
· 静态电流
· 占空比
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