工程師筆記

工程師們?cè)谧?a target="_blank">電源設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常會(huì)有升壓的需求，而常用的Boost、Buck-Boost、Sepic拓?fù)渚蓪?shí)現(xiàn)升壓。這些拓?fù)溆惺裁磪^(qū)別，該選哪個(gè)呢？

先來(lái)簡(jiǎn)單了解一下

這三種拓?fù)涞幕驹?/p>

PART 01

Boost

在一個(gè)周期內(nèi)，當(dāng)MOS管Q1導(dǎo)通時(shí)，二極管D1截止，輸入給電感L1儲(chǔ)能，輸出需要的能量靠輸出電容維持；當(dāng)MOS管Q1關(guān)斷時(shí)，二極管D1導(dǎo)通，輸入源和電感L1共同給輸出提供能量。

通過(guò)理論推導(dǎo)可以得到，Boost的輸入輸出電壓公式為：

D為占空比，也就是MOS管Q1的導(dǎo)通時(shí)間占開(kāi)關(guān)周期的比例，下同。

電感電流平均值為：

Io為輸出電流，下同。

需要的MOS和二極管耐壓等級(jí)至少為Vo

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PART02

Buck-Boost

注：此拓?fù)漭敵龅氖秦?fù)壓，4開(kāi)關(guān)的buck-boost可實(shí)現(xiàn)正壓的升降壓輸出

在一個(gè)周期內(nèi)，當(dāng)MOS管Q1導(dǎo)通時(shí)，二極管D1截止，輸入給電感L1儲(chǔ)能，輸出需要的能量靠輸出電容維持；當(dāng)MOS管Q1關(guān)斷時(shí)，二極管D1導(dǎo)通，電感L1給輸出提供能量。 Buck-Boost的輸入輸出電壓公式為：

Buck-Boost的電感電流平均值為：

需要的MOS和二極管耐壓等級(jí)至少為Vin+|Vo|

PART03

Sepic

一些工程師朋友可能對(duì)Sepic不太了解，MPS之前出了一篇文章專(zhuān)門(mén)講解Sepic：

賽皮克（Sepic）是啥？ 基因突變的Boost實(shí)現(xiàn)升降壓

Sepic是一種能夠?qū)崿F(xiàn)升降壓的非隔離DC/DC拓?fù)?，基本拓?fù)淙缦拢?/p>

相比Boost和Buck-Boost，Sepic多了一個(gè)儲(chǔ)能電感L2和一個(gè)隔直電容C1。

Sepic的輸入輸出電壓公式與Buck-Boost相同，為：

靠近輸入端的電感L1電流平均值為：

靠近輸出端的電感L2電流平均值為：

需要的MOS和二極管耐壓等級(jí)至少為Vin+Vo，隔直電容C1的耐壓等級(jí)至少為Vin

總結(jié)

總結(jié)一下三種拓?fù)涞碾妷弘娏魈匦?。注意?duì)于同樣的輸入輸出電壓，Boost拓?fù)涞恼伎毡菵要小于Buck-Boost和Sepic

取Vo=2Vin的情況做比較，可以得到三種拓?fù)潆娏鞯牟ㄐ稳缦拢?/p>

同種條件下Boost拓?fù)渖想姼须娏鞯钠骄禃?huì)低于Buck-Boost和Sepic，MOS管和二極管上的平均電流也會(huì)更低。而B(niǎo)uck-Boost的電感電流平均值為Sepic拓?fù)涞膬蓚€(gè)電感平均電流之和。

有如下結(jié)論：

單純的升壓應(yīng)用，選擇Boost拓?fù)湫枰钠骷蛪焊?，同器件下發(fā)熱量更小，可以盡量選用Boost拓?fù)鋪?lái)做。特別注意，Boost拓?fù)湓诓蛔鎏厥馓幚淼那闆r下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)輸出過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù)。而B(niǎo)uck-Boost和Sepic可以實(shí)現(xiàn)。

需要升降壓的場(chǎng)合則需要選用Buck-Boost或Sepic。

兩開(kāi)關(guān)的Buck-Boost只能出負(fù)壓，可以用在輸出負(fù)載和系統(tǒng)不共地的場(chǎng)合。四開(kāi)關(guān)的Buck-Boost需要4個(gè)MOS或者兩個(gè)MOS兩個(gè)二極管，相對(duì)來(lái)說(shuō)成本更高一些。

Sepic需要兩個(gè)功率電感還需要多加一個(gè)隔直電容，會(huì)占用更大的板面積。方便之處是可以用現(xiàn)成的Boost芯片改為Sepic拓?fù)洹?/p>