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$U_{in}$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$C_O$放电维持）
$U_{on}$ = $U_{in}$ - $U_{sw}$

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$C_O$和负载$R_L$，过二极管$D_{}$，再到电感L到地（实际上就是$L_{}$的放能过程和$C_O$的充能过程）
$U_{off}$ = $U_o$ - $U_D$

设开关通断的PWM占空比为D（“伏秒积”和BCM/CCM/DCM三种模式在笔记1有介绍）

1. 在CCM和BCM模式下
   $D=\frac{T_{on}}{T}=\frac{T_{on}}{T_{on}+T_{off}}$
   带入伏秒积：$U_{on}{T}_{on}$ = $U_{off}{T}_{off}$，得 $D=\frac{U_{off}}{U_{on}+U_{off}}=\frac{U_o-U_D}{U_{in}-U_{sw}+U_o-U_D}$
   忽略二极管和开关管压降 $D=\frac{U_o}{U_o+U_{in}}$
   即 $U_o=\frac{D}{1-D}{U}_{in}$
   当占空比D > 0.5时，$U_o>U_{in}$，实现了升压功能
   当占空比D < 0.5时，$U_o<U_{in}$，实现了降压功能
2. 同理，在DCM模式下，也能达成升降压效果