在电子电路的电源设计领域,DC - DC 电源有着至关重要的地位。而 DC - DC 电源主要有三种基本拓扑结构,分别是 Buck 降压变换器、Boost 升压变换器和 Buck - Boost 升降压变换器。这些拓扑结构是电源设计中的基础,在实际的电路设计与分析工作中,我们时常会遇到它们。那么,如何才能不记混,并且随便给出一个电路拓扑,就能快速准确地区分出来呢?今天,我们就来介绍一种非常实用的方法,即通过电感的位置来快速辨别电路拓扑。
DC - DC 电源的这三种基本拓扑结构,在不同的应用场景中发挥着各自独特的作用。比如,在需要将高电压转换为低电压的场合,就会用到 Buck 降压变换器;而在需要将低电压提升为高电压的情况下,Boost 升压变换器则是;当输出电压既可能高于输入电压,也可能低于输入电压,甚至极性相反时,Buck - Boost 升降压变换器就派上了用场。因此,准确区分这三种拓扑结构对于电源电路的设计和优化至关重要。
- 电感连接到地:Buck - Boost 变换器
当电感的一端连接到地,并且通过开关和二极管形成回路,另一端与开关和二极管相连时,电路就构成了 Buck - Boost 变换器。其工作原理是:当开关导通时,电感从输入电压获取能量并进行储能;当开关关断时,电感通过二极管向输出端释放所储存的能量。由于电感与地连接,输出电压的极性与输入相反,并且其幅度既可以高于输入电压,也可以低于输入电压。其输出电压的计算公式为Vout=?D/(1?D)?Vin(其中D为占空比),这表明输出电压具有可升可降的特性。

观察电路图时,如果发现电感的一端接地,且通过开关与输入端相连,另一端与二极管连接至输出端,那么这个电路拓扑就是 Buck - Boost 拓扑。在一些需要输出负电压或者输出电压范围较宽的应用中,常常会使用到这种拓扑结构,比如某些特殊的传感器供电电路。 - 电感连接到输入端:Boost 变换器
当电感直接连接到输入电压端,另一端通过开关与地连接,并且通过二极管连接到输出端时,电路构成 Boost 变换器。其工作过程为:开关导通时,电感从输入端吸收能量并进行储能;开关关断时,电感与输入电压串联,通过二极管向输出端升压。其输出电压的计算公式为Vout=Vin/(1?D),这意味着输出电压始终高于输入电压。

在观察电路图时,如果电感的一端接输入电压,另一端与开关和二极管节点相连,那么该电路就是 Boost 拓扑。在许多需要将低电压提升为高电压的应用场景中,如锂电池供电的设备需要为显示屏提供较高的驱动电压时,就会采用这种拓扑结构。 - 电感连接到输出端:Buck 变换器
当电感的一端连接到输出端,另一端通过开关与输入电压连接,并通过二极管与地相连时,电路构成 Buck 变换器。其工作原理是:开关导通时,输入电压通过电感向输出端充电;开关关断时,电感通过二极管维持输出电流。其输出电压的计算公式为Vout=D?Vin,这表明输出电压始终低于输入电压。

观察电路图时,若电感一端接输出端,另一端与开关和输入电压相连,那么这个电路就是 Buck 拓扑。在大多数需要将高电压转换为低电压的场合,如电脑主板上为各种芯片提供稳定低电压的电源电路,通常会采用 Buck 变换器。