buck-boost电路功率管选型（升降压Buck-Boost电路分析）

1、Buck-Boost 电路

Buck变换器的输出侧都带有滤波电容，但是严格地说，如果其电感做得足够大，即使没有附件的电容滤波，也能够减小负载电流纹波的幅值，实际中加上一个输出滤波电容，能使电感做得小一些。而Boost变换器，即使它的电感做得再大，输出电流总是脉动的，所以Boost变换器的输出电容是必需的。

将Buck和Boost变换器两者结合起来，除去Buck中的无源开关，除去Boost中的有源开关，便可以构成一个新的变换器拓扑，即我们要聊的升降压(Buck-Boost)变换器。

它是由电压源、电流转换器、电压负载组成，中间部分含有一级电感储能电流变换器。它是一种输出电压既可以高于也可以低于输入电压的单管非隔离直流变换器。Buck-Boost变换器和前面我们所说的两者最大的不同就是，输出电压Uo的极性与输入电压Us的极性相反，输入电流和输出电流都是脉动的，但是由于滤波电容的存在，负载电流应该是连续的。

Buck-Boost变换器同样，也存在电感电流连续、电感电流断续和电感电流临界连续的3种工作模式。为了分析稳态工作特性，简化推导过程，我们做出前面的假设。

2、电感电流连续模式

①

开关管T导通时，二极管阴极接电压源正极，承受反向电压而截止，输入电压Us直接加在电感L上，极性为上正下负，电流流过电感使之储能增加。

②

开关管T关断时，电感电流iL有减小的趋势，电感线圈产生自感电势反向，为下正上负，二极管D受正向压降而导通，电感通过二极管对电容C充电，电容C储能，以备开关管T导通时对负载放电维持输出Uo不变。

工作波形如下：

开关管T导通时，电感电流的增量为

开关管T关断时，电感电流的减小量为

由增量和减小量相等可得

3、电感电流不连续模式

此时的Buck-Boost变换器在一个周期内有三个工作状态，如下图所示，开关管T导通(二极管截止)时间段为Dc1，二极管导通(开关管T关断)的时间段为Dc2，余下的时间段，开关管T和二极管D同时截止。

在Dc1时间段内，电感电流的增量和连续模式相似，

在Dc2时间段内，电感电流的减小量的绝对值为

由于稳态时，在一个控制周期内电感电流的总增量为零，则得到电感电流不连续模式下，Buck-Boost变换器的电压增益为

在Dc2时间段内，电感电流为0，则其端电压也为0，开关管T直接承受输入电压，输出侧的电容对负载电阻放电以维持电流Io恒定。此时的工作状态见下图：

4、电感电流临界连续模式

和Buck、Boost的分析方法相同，Buck-Boost变换器电感电流临界连续模式的电感值计算公式为

5、纹波电压◬U和电容

Buck-Boost变换器工作在电流连续模式下，纹波要求为◬Uo，则输出侧滤波电容的值为

这和Boost变换器的是相同的。

6改进的Buck-Boost变换器

Buck-Boost变换器的电压增益随占空比的变化可以降压也可以升压，这是它的主要优点。但是，开关管和二极管关断时承受的最大电压Us Uo，这显然对器件的要求比Buck和Boost变换器更加苛刻。同时，Buck-Boost变换器的输入电流和输出电流都是脉动的，为了平波需要而加入滤波器，结果使电路稍显复杂，如下图

对于加了滤波器的Buck-Boost变换器，下面我们讲到的丘克(Cuk)变换器则不需要外加滤波器就能保证输入输出电流没有脉动。

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