Buck与Buck－Boost在小家电辅助电源中的应用
发布日期:2024-05-01
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在ACDC电源中，输入电压一般是来自电网的85V-265V交流高压，而输出电压则是3.3V、5V、12V等直流低压，因此需要开关电源来实现降压。开关电源有Buck、Boost和Buck-Boost三大经典拓扑，其中Buck与Buck-Boost均可实现降压功能。Synergy世辉是世健旗下子公司，拥有丰富的行业经验与专业的技术实力，世辉公司电源与新能源事业部FAE结合自身经验，针对小家电的辅助电源应用中该如何选择拓扑电路以及相关产品，展开详细介绍。
一、Buck电路
Buck电路是一个降压电路，Vi=Vls+Vo。因Vi>Vo,故具有降压作用。
（1）开关管S导通阶段
当开关闭合时，续流二极管D是截止的，由于输入电压Vi与储能电感Ls接通，因此输入-输出压差（Vi-Vo）就加在Ls上，使通过Ls上的电流线性地增加。在此阶段，除向负载供电外，还有一部分电能储存在电感Ls和电容Cr中。
（2）开关管S关断阶段
当开关断开时，Ls与Vi断开，但由于电感电流不能在瞬间发生突变，因此在电感Ls上就产生反向电动势以维持通过的电流不变。此时续流二极管D导通，储存在电感Ls中的电能就经过有D构成的的回路对负载供电。（主要是电容C对负载供电，此阶段一直给电容充电，维持电压稳定）
二、Buck-Boost电路
Buck-Boost电路的输入电压与输出电压的极性是相反的。
（1）开关管S导通阶段
当开关闭合时，输入电压通过电感L直接返回，在电感Ls上储能，此时电容Cr放电，给负载供电。
（2）开关管S截止阶段
当开关断开时，在电感Ls上产生反向电动势，使二极管D从截止变成导通。电感给负载供电并对输出电容充电，维持输出电压不变。
通过以上对比，可得知：Buck-Boost电路的输入电压与输出电压的极性是相反的。因此，Buck与Buck-Boost两者最大的区别就在于输入与输出电压的极性：Buck是同极性拓扑，即输出与输入电压的极性相同，二者共地；而Buck-Boost是反极性拓扑，即输出与输入电压的极性相反，输出端提供负压（相对输入电压）。
在小家电应用场景中的功率模块控制部分，工程师常用到双向晶闸管(TRIAC)等交流开关(AC Switch)。而使用负压驱动交流开关，就能实现更高的电路可靠性与兼容性。在使用交流开关的系统中，往往优先选择能输出负压的Buck-Boost；而在不需要负压驱动的系统中，则可以选择Buck拓扑：
•Buck的输入与输出端共地，更利于系统的多级拓展。
•Buck的电感电流利用率比Buck-Boost更高。在电感电流(IL)相同时，Buck能输出更大电流(IO)。
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