开关电源：BUCK和BOOST

前言

基础知识可以看个人笔记：个人笔记

1.降压型开关电源_BUCK工作原理

目的，就是让RL1的电压降压到所想要的值

电感L1：是不耗能的，用来限制给C2充电的速度，因为电感流过的电流I不能突变，因此会慢慢的往上增加，实现和电阻类似的效果，限制电流增加太快的效果

• 但是会有个问题，先假设没有C1和A的支路，开关断开的瞬间，由于电感流过的电流不能突变，那么它会维持回路的电流，而由于开关断开，就相当于整个断开的回路的电阻无限大，那么此时电感还会维持“回路”的电流，这就会造成一个很大的电压，把开关击穿（开关就是个寄生电容，剩下的电流会给开关充电到一个很大的电压）
• 如下，开关断开一瞬间，开关两侧产生一个很大的电压

续流二极管A：就是为了解决因开关断开瞬间在电感作用下导致电路电压飙升而击穿开关的问题，让电感的电流能通过二极管续流回路将电流释放掉

电容C1：起一个滤波的作用

2.升压型开关电源_BOOST工作原理

目的是升压

依旧是利用电感的特性：电感流过的电流不能突变，但是两端的电压却可以突变

先不看C2和A的电路

电感L1：在回路1中，前面也讲到，开关从闭合到断开的瞬间，电感会产生一个很大的电压去维持回路1的点电流，这时候电感就相当于电源，并且会给按键A持续充电导致其击穿

电容C2：那么就可以想办法将原本流向开关A的电流给它收集起来，就是用到了C2

• 这时候开关断开瞬间，电容C2的电压原本应该是电源电压5V，但是在电感作用下会叠加到比如10V，x点的电压为10V，其实就是电源的电流和电感蓄能的电流叠加，I增加（Q增加），而V = Q/C = IC/t，所以电容的V会增加

**二极管A：**而当开关重新闭合给电感蓄能的时候，C2在回路2中不就会把好不容易存储的能量释放掉，这时候加一个二极管A就可以解决

这样不停去控制开关就能实现输出稳定的放大电压，而实际电路中的开关会有相关的模块去实现

电感的饱和电流怎么选

电感的电流一定要大于电路中理论电流的最大值，大大约20~30

假设电路算出来的峰值电流为10A，那么需要选用通过12A电流的电感

假设选用了一个饱和电流只能通过9A的电感，而电路中最大的电路是10A，那么此时的电感其实就是根导线

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计算电感值（连续导通模式 CCM）：

其中：

• 

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电感电流能力（Isat 和 Irms）

峰值电流 ：

要选择一个饱和电流（Isat）大于这个值的电感，否则线圈会饱和，升压失效。

均方根电流（Irms）：

用于选择线圈的铜线粗细和温升能力。

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DCR（直流电阻）和品质因数 Q

• DCR 越小越好 ➜ 损耗低，效率高；
• 品质因数 Q 也越高越好；
• 选择贴片电感时特别注意 DCR！

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假设设计一个 Boost 电源：

• Vin = 5V
• Vout = 12V
• Iout = 0.5A
• fs = 500kHz
• ΔIL = 30% 的平均电感电流

先计算占空比：

输出功率：

输入电流：

ΔIL = 0.3 × 1.2 = 0.36A，代入电感公式：

可选 15μH**~**22μH 的电感。

然后确认其饱和电流（Isat）大于：

选择比如 22μH，Isat ≥ 1.5A，DCR < 100mΩ 的铁氧体电感即可。

3.电荷泵

正升压

就是一个可以实现正升压和负压的电路

来看这么一个结构：

当A、C关闭的时候，给C充电，假设充电到5V，这时候把A、C断开，闭合B

而由于电容有一个两端电压不能突变的特性，Y在电源的作用下会抬高到5V，而X原本充电下就是5V，那么两端相对电压不能突变，X就要抬高到10V，就实现了一个升压的效果

但是如果C放电完了，就又得充电，也就是A、C闭合上、B断开，那么这时候就RL负载就又会从10V调回5V，这个过程是一瞬间的，想要重新回到10V就又得等电容C充完电，重新闭合B，断开A、C才行，并且还是从5V慢慢抬到10V

解决方法如下：

A、C闭合的时候，会同时给C和C1充电

当A、C断开后，C闭合后，这时候Z会拔高到10V，而C1也会放电，但是电容C也会放电给它充电，减缓它放电的速度

同时解决因负载RL接在X点处，导致闭合充电瞬间会从10V掉到5V

负压