为什么两种不合的拓扑都叫“Buck-Boost”_拓扑_变换器

关于基本拓扑：开关电源的基本拓扑为什么就这仨？

这里的Buck-Boost是指三个基本功率器件（电感、开关管、二极管）组成的如下图电源电路。

这个升降压电路虽然既可以升压又可以降压，但是他输出电压是反极性的，以是有的地方又称为反极性Boost变换器、反相掌握器和转换器。

正是由于既可以升压又可以降压，以是这种拓扑称为Buck-Boost。

前文我们说到：

其他更繁芜的拓扑例如“Buck+Boost拓扑”、“SEPIC”等都是可以从基本拓扑进行组合或者演进得来的。
人们考试测验利用这些相同的元器件进行了许多其他的组合。
大多数已通过实践证明实用性不强。

“Buck+Boost拓扑”这个说法并不通用，但是这个拓扑便是由一个Buck加上一个Boost组成，是名副实在的Buck-Boost拓扑。
但是由于与图一的基本拓扑的Buck-Boost重名，以是，一样平常大家称呼为：四管同步Buck-Boost、四桥臂Buck-Boost、四开关Buck-Boost等。

四管同步 BuckBoost 拓扑实质便是：该电路将Buck电路的输入端和Boost电路的输出端进行组合，并在中间用一个共用电感结合起来。

如果把两个二极管换成MOSFET进行同步掌握，则如下图所示。

对付这种掌握办法，在CCM情形下我们可以得到公式：

原来这种拓扑利用场景并不多，但是随着锂电池的利用各种场景涌现，他被广泛运用，以是芯片厂家不断推出新产品，并且越来越多的人来研究他。
并且随着芯片集成度越来越高，集成四个MOSFET+两个掌握器已经不是什么困难的事情，也没有原来那么繁芜。
以是这种拓扑构造越来越盛行，在汽车电子、充电器、锂电池等场景利用。

为了避免两个都被称为“Buck-Boost”的稠浊，往后称这种拓扑为：“四管同步 BuckBoost ”。

四管同步 BuckBoost 升降压变换器为单电感构造，不须要耦合电容，只管系统须要四个开关管，掌握比较较繁芜，但由于采取同步的变换器，系统的效率比 SEPIC 高，而且体积比 SEPIC 小，非常适用于汽车及通讯这类系统的效率和体积哀求严格的运用。

常规的Buck-Boost电路，Vo=-VinD/(1-D)，输出电压的极性和输入电压相反。
简要的四开关Buck-Boost电路，Vo=VinD/(1-D)，输出电压的极性与输入电压相同。

四管同步buck-boost的拓扑很大略，如下图。

对付四开关buck-boost，它本身有一种非常传统大略的掌握办法。

那便是Q1和Q3同时事情，Q2和Q4同时事情。
并且两组MOS交替导通，如上图。
如果把Q2和Q4换成二极管，那么也是同样能事情，只不过没有同步整流而已（虽然这里只有两个开关管，我们统一叫法：四开关buck-boost）。

对付这种掌握办法，在CCM情形下我们可以得到公式：

VinD=Vout（1-D）也便是说，Vout=VinD/(1-D)。

Q1和Q3打开时，电流对电感进行充电，电感储能。

Q2和Q4打开的时候，电感放电。

电感充放电的韶光，也就决定能传输过去多少能量，也就由占空比决定了输出的电压值。

根本拓扑的buck-boost的输出电压是负压，而四开关buck-boost输出的是正压。

但是这种掌握办法的优点是大略，没有模态切换。
但是缺陷是，四个管子都在一贯事情，损耗大（开关损耗+导通损耗都翻倍了），共模噪音也大。

降压 Buck 变换器的电感位于输出回路，以是输出回路的电流是连续的，输入回路的电流是不连续的，输入回路的滋扰大，这些环路产生很大的磁场发射，因此输入回路要尽可能的小。
输入回路的地为功率地，要与系统的旗子暗记地分开单独布线，输出地可以作为干净的旗子暗记地。

基于传统掌握办法的缺陷。
多年前，一家有名的IC公司推出了一款掌握IC，改造了这个拓扑的掌握办法。

其思路便是当Vin＞Vout的时候，把这个拓扑当纯粹的BUCK来用。

当Vin＜Vout的时候，把这个拓扑当作纯粹的Boost来用。

那么这里有个过渡状态，当VIn=Vout的时候，采取怎么样的掌握办法？

从buck过渡到中间模态，再过渡到boost的时候，如何做到无缝切换？

凌特公司的IC的掌握逻辑：

M3和M4两个管子不再是常关和常通的状态，而是开始开关了。
便是在一个clock周期里面，前半周期是buck，后半周期是boost

德州仪器的IC，是一个周期是buck，下一个周期是boost，如此循环。

凌特的IC却是在一个周期内，前半周期是buck，后半周期是boost。

总之通过相互抵消，实现Vout=Vin。

参考文献：

TI官网

ADI官网

《基于四管同步升降压变换器汽车适配器设计》百度文库

目前正在准备硬十的第三本书，以是电源干系内容发布多一些，最近的投入和思考在电源维度也多一些，欢迎大家一起谈论互换。

BUCK电路事情事理解析

Boost电源事理及事情过程详解

BUCK-BOOST 电源事理及事情过程解析

SEPIC由Boost变种而来

Cuk 电源事理及事情过程解析

Zeta拓扑开关电源

从Buck-Boost到Flyback

BUCK-BOOST 电源事理及事情过程解析

SEPIC由Boost变种而来

Cuk 电源事理及事情过程解析

Zeta拓扑开关电源

从Buck-Boost到Flyback