DC-DC 降压/升压转换器：工作原理、类型与应用

DC-DC 降压/升压转换器：工作原理、类型与应用

在电子世界中，DC-DC转换器在电路和系统内的电压调节中起着重要作用。其中一种类型，降压-升压转换器，因其多功能性而脱颖而出，能够根据应用程序的要求提高或降低输出电压。本文将为您详细介绍这种重要电子元件的工作原理、类型、应用及其设计要点。

什么是 DC-DC 降压-升压转换器？

DC-DC 降压-升压转换器是一种开关稳压器，能够提高或降低输出电压根据电路的需要。其设计使其非常适合需要高电压的应用。稳定无论电源如何变化。

这种类型的转换器与降压转换器和升压转换器的不同之处在于它可以执行两种功能。这使得它成为一种有效的解决方案功率器件具有不同电压要求。

工作原理

Buck-Boost 变换器基于电感器和电容器。它的工作原理是交替电子开关的状态，通常是MOSFET晶体管.

• 降压模式：当开关打开时，电流流动并对电感器充电。当关闭时，存储的能量通过二极管传输到负载。
• 升压模式：开关被激活，使得电感器积累能量。当电路开路时，电感器将其能量传输给负载，从而增加电压。

基本转换器方程

电路的行为可以用以下关系来描述：

Vout = (D / (1 - D)) * Vin

其中：

• 输出：输出电压。
• 输入电压：输入电压。
• D:切换占空比。

该方程表明，根据占空比，输出电压可能高于或低于输入电压。

降压-升压转换器的类型

• 传统的：它使用单个电感器和一个二极管进行操作。
• Ćuk 转换器：它使用两个电感器和两个电容器，从而减少了输出端的纹波。
• SEPIC 转换器：与 Ćuk 类似，但行为更具攻击性。稳定在某些应用中。
• 隔离转换器：他们使用变压器在输入和输出之间提供电流隔离。

降压-升压转换器应用

由于其能够管理不同的电压水平，降压-升压转换器可用于多种应用：

• 为电子设备供电：它们可以让手机、电脑和嵌入式系统。
• 可再生能源系统：在太阳能电池板和电池中，它们调节电压以优化充电和放电。
• 汽车：它们用于电动和混合动力汽车，以管理电池和马达。
• LED 照明：它们保证高性能灯具的最佳供应。

组件设计和选择

要设计降压-升压转换器，需要计算适当的元件值：

• 电感器（L）：确定转换器的效率和电流纹波的幅度。
• 电容器（C）：过滤输出电压并减少纹波。
• MOSFET晶体管：它充当开关的作用，必须根据其电流容量和散热情况进行选择。
• 肖特基二极管：减少损失，提高效率。

优缺点

优点

• 高效率：它可以超过 90%，最大限度地减少能量损失。
• 多功能性：适用于多种电子设备。
• 宽电压范围操作：它可以与可变电压源一起运行。

缺点

• 设计复杂度：需要精确计算以避免不稳定。
• 成本高：与线性稳压器相比。
• 输出卷曲度：在某些情况下需要额外的过滤。

DC-DC 降压-升压转换器是电子系统高效电源管理的关键解决方案。它们适应电压的能力使它们成为从汽车到消费电子产品和可再生能源。设计一个好的转换器需要仔细选择组件并详细分析其运行。

本文原文来自华为开源硬件网站