Buck電路，又稱降壓電路，這是一種應(yīng)用非常廣泛的非隔離DC-DC轉(zhuǎn)換電路，顧名思義，這種變換器只能降壓。基本拓?fù)淙缦聢D所示：

　　電路中主要元器件包括開(kāi)關(guān)管Q1，續(xù)流二極管D1，儲(chǔ)能電感L1，輸出濾波電容C1及負(fù)載電阻R1。輸入直流電源Vin，輸出直流電壓Uo。

　　1.1 Buck電路工作原理

　　開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷受控制電路輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖控制。

　　當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q1驅(qū)動(dòng)為高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，如下圖左，續(xù)流二極管反向截止，電流iL流經(jīng)電感L1向負(fù)載R1供電;此時(shí)L中的電流逐漸上升，在L1兩端產(chǎn)生左端正右端負(fù)的自感電勢(shì)阻礙電流上升，L1將電能轉(zhuǎn)化為磁能儲(chǔ)存起來(lái)。

　　經(jīng)過(guò)時(shí)間ton后，控制電路脈沖為低電平，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，如下圖右，但L中的電流不能突變。這時(shí)電感L1兩端產(chǎn)生右端正左端負(fù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙電流下降，從而使D1正向偏置導(dǎo)通，于是L中的電流經(jīng)D構(gòu)成回路，電流值逐漸下降，L中儲(chǔ)存的磁能轉(zhuǎn)化為電能釋放給負(fù)載R1。經(jīng)過(guò)toff后，控制電路脈沖又使開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，重復(fù)上述過(guò)程。

　　1.2 Buck電路輸入輸出關(guān)系推導(dǎo)

　　從以上原理分析可知，buck電路的電感在開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)充能，在開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)放能，在進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)后，在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，電感補(bǔ)充的能量和釋放的能量一定是相等的，電感的能量計(jì)算公式為：W=1/2 L*I2，由此可知，充能和放能時(shí)電流的變化量是相等的。如下圖CCM模式下電感電流、電感電壓、開(kāi)關(guān)信號(hào)的變化波形：

　　開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間為ton，關(guān)斷時(shí)間為toff，PWM周期為T，設(shè)D=ton/T為PWM的占空比。在ton時(shí)間，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，續(xù)流二極管D1截止，電感兩端的電壓Vin-Vo(極性左正右負(fù))，電感電流從iLmin線性上升到iLmax

　　當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，二極管D導(dǎo)通，電感L兩端電壓差為-Vo(極性左負(fù)右正)，電感電流線性下降到iLmin，　　從上式可以看出buck變換器只能降壓。

　　2 BOOST變換器

　　Boost電路，又稱升壓電路，顧名思義，這種變換器只能升壓。基本拓?fù)淙缦聢D所示：

　　電路元件和buck電路基本一致，只是開(kāi)關(guān)器件、儲(chǔ)能電感、二極管的位置有變化。

　　2.1 Boost電路工作原理

　　如下圖左，當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)候，輸入的電壓對(duì)電感充電，形成的回路是：輸入Vi→電感L→開(kāi)關(guān)管Q;

　　如下圖右，當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，輸入的能量和電感能量一起向輸出提供能量，形成的回路是：輸入Vi→電感L→二極管D→電容C→負(fù)載RL，此時(shí)負(fù)載的供電電源相當(dāng)于Vi加上電感的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)升壓。

　　2.2 Boost電路輸入輸出關(guān)系推導(dǎo)

　　假設(shè)當(dāng)前開(kāi)關(guān)管SW正在以一定的頻率快速進(jìn)行開(kāi)關(guān)，并達(dá)到平衡的過(guò)程。開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，此時(shí)是電感的充能過(guò)程，電感內(nèi)電流線性爬升，電感兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為左正右負(fù)，忽略開(kāi)關(guān)管壓降，則電感兩端電壓等于輸入電壓：

　　開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，由于電感電流不能突變，依據(jù)楞次定律，電感將產(chǎn)生與輸入電壓同方向的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，以維持電流的輸出，此時(shí)是電感的放能過(guò)程，電感內(nèi)電流線性下降，電感兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為左負(fù)右正，忽略二級(jí)管壓降，則輸出電壓等于輸入電壓與電感電壓之和：

　　CCM模式下電感電流的變化波形如下：

　　根據(jù)以上的分析可知，電感在開(kāi)關(guān)導(dǎo)通和斷開(kāi)時(shí)變化的能量同樣相同，所以仍然滿足伏秒積平衡：

　　從上式可以看出boost變換器只能升壓。

　　3 BUCK-BOOST變換器

　　BUCK-BOOST變換器是輸出電壓可低于或高于輸入電壓的一種單管直流變換器。基本拓?fù)淙缦聢D所示：

　　開(kāi)關(guān)器件、儲(chǔ)能電感、二極管的位置繼續(xù)變化，電感位于中間，這種拓?fù)涞妮敵鲭妷簶O性與輸入電壓相反。

　　3.1 Buck-Boost電路工作原理

　　如下圖右上，當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，輸入的電壓對(duì)電感充電，形成的回路是：輸入Vi→開(kāi)關(guān)管Q→電感L;

　　如下圖右下，當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感能量經(jīng)續(xù)流二極管釋放，形成的回路是：電感L→電容C→負(fù)載RL→二極管D。

　　3.2 Buck-Boost電路輸入輸出關(guān)系推導(dǎo)

　　開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，電感充能，開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)電感放能，充放能相等，同樣滿足伏秒積平衡。