Buck、Boost与Buck-Boost电路详解：工作原理与应用特点

Buck和Boost电路是两种基本的不隔离直流变换器，它们在电子工程领域中广泛应用，特别是当需要调节输出电压以匹配不同负载需求时。这两种变换器的核心是开关管，通常采用PWM（脉宽调制）控制，以高效地管理能量流动。 Buck变换器，又名降压式变换器，其工作原理是通过控制开关管的导通时间（占空比Dy）来降低输出电压，使得Uo < Ui。输入端的电感（L）储存能量，在开关关闭时释放，驱动负载。Buck变换器有连续传导模式(CCM)和断续传导模式(DCM)两种工作状态，前者在所有时间都有能量通过开关，后者则会在某些时刻停止能量传递。 Boost变换器则相反，它被称为升压式变换器，通过控制开关管使输出电压高于输入电压，即Uo > Ui。升压电感Lf位于输入侧，尽管同样采用PWM控制，但最大占空比有严格的限制，以避免短路风险。Boost变换器同样存在CCM和DCM两种工作模式，区别在于能量传递的时间特性。 Buck/Boost电路结合了Buck和Boost变换器的优点，可以实现输出电压的升降，但输出电压极性与输入电压相反，适用于对电压方向有特殊要求的场合。这种电路也可以看作是两个基本变换器串联，共享一个开关管。 另外，提到的LDO（低 dropout稳压器）是一种特殊的DC-DC转换器，它具有低输入输出电压差、小内部损耗、高输出电压稳定度等优点，特别适合于需要稳定电压且对效率要求高的应用。DC-DC变换器的主要类别包括Buck（降压）、Boost（升压）以及Buck-Boost（升降压），每种类型都有其特定的电压转换规律。 DC-DC变换器的作用是调整直流电压，常见的工作方式有脉宽调制和频率调制。其中，Buck电路降压、Boost电路升压，而Buck-Boost电路可以同时实现降压或升压，电感或电容参与能量传输。Cuk电路则类似，也是通过电感或电容实现电压转换，但输出电压极性与输入相反。 总结来说，Buck和Boost电路，以及他们的组合Buck-Boost和LDO，是电子系统设计中必不可少的组成部分，能够灵活调节电压，满足不同应用的需求。理解和掌握这些电路的基本原理和工作模式对于高效利用电源和优化系统性能至关重要。