开关电源中的BUCK-BOOST功率级的详细资料介绍

　　开关电源由功率级和控制电路组成，功率级完成从输入电压到输出电压的基本能量转换，它包括开关和输出滤波器。这篇报告只介绍降压–升压（buck-boost）功率级，不包含控制电路。详细介绍了工作在连续模式和非连续模式下buck-boost功率级的稳态和小信号分析，同时也介绍了标准buck-boost 功率级的不同变型，并讨论了功率级对组成部件的要求。

　　开关电源最常见的三种结构布局是降压（buck）、升压（boost）和降压–升压（buck-boost），这三种布局都不是相互隔离的，也就是说，输入级电压和输出电压是共地的，但是也存在这种隔离拓扑的变型 。电源布局主要是指这些开关、输出电感和输出电容怎么连接的。每种布局都有它独自的特性，这些性能主要包括稳态电压转换比、输入输出电流的状态、输出电压的纹波特征，另一个主要特性就是占空比–输出电压的传输函数的频率响应。

　　Buck-boost是一种流行的非隔离、逆功率级的拓扑，有时也称为升降功率级。电源设计者选用buckboost功率级是因为输出电压和输入电压是反向的，这种拓扑结构可以得到在幅度上，比输入电压更高的输出电压（像升压（boost）功率级），或者更低的输出电压（像降压（buck）功率级），这就是它名字的由来，但是输出电压在极性上跟输入电压是相反的。由于功率开关（Q1）的作用，buckboost的输入电流是非连续的或脉冲的，在每个开关周期内，脉冲电流从0变化到IL，输出电流也是非连续或脉冲的，这是因为输出二极管只能在开关周期内的一部分时间内导通，输出电容提供开关周期内其它时间的所有负载电流。这篇报告描述了在给定的理想波形下，连续模式和非连续模式中 buck-boost转换器的稳态工作过程。

　　在介绍了脉冲宽度调制（PWM）开关模型后，给出了占空比–输出电压的传输函数。图1显示了包括驱动电路模块在内的buck-boost功率级的简单原理图，功率开关Q1是以一个n通道的金属氧化物半导体场效应管（MOSFET），输出二极管是CR1。电感L和电容C组成了有效的输出滤波器。在分析过程中，考虑了电容ESR（等效串联电阻），RC，和电感DC的阻抗，RL。电阻R，代表了在功率输出端的负载。

　　在buck-boost功率级的正常工作中，Q1在控制电路的开关时间内，重复的打开、关上。在Q1、CR1 和L的连结节点处，开关动作产生了一个脉冲序列。电感L跟输出电容C相连，只有在CR1导通时，一个有效的L/C输出滤波器才形成，过滤脉冲序列，产生直流输出电压。