在電源設計領域,DC - DC 電源的三種基本拓撲結構 ——Buck 降壓變換器、Boost 升壓變換器和 Buck - Boost 升降壓變換器,是至關重要的核心基礎。在日常的電路設計與分析中,我們時常會遇到這些拓撲結構。然而,面對眾多復雜的電路,如何快速且準確地區(qū)分它們,避免混淆呢?今天,我們將介紹一種簡便有效的方法,即通過電感的位置來快速辨別電路拓撲。
- 電感連接到地:Buck - Boost 變換器
當電感的一端連接到地,通過開關和二極管形成回路,另一端與開關和二極管相連時,電路就構成了 Buck - Boost 變換器。其工作原理是,在開關導通時,電感從輸入電壓獲取能量并進行儲存;當開關關斷時,電感通過二極管將儲存的能量釋放到輸出端。由于電感與地連接,輸出電壓的極性與輸入相反,且幅度可高于或低于輸入電壓。其輸出電壓計算公式為 Vout=?D/(1?D)?Vin(其中 D 為占空比),這表明輸出電壓可根據占空比的不同實現升壓或降壓。

圖為 Buck - Boost 變換器示意
觀察電路圖時,若發(fā)現電感一端接地,且通過開關與輸入端相連,另一端與二極管連接至輸出端,則可判斷該電路為 Buck - Boost 拓撲。這種拓撲結構在需要輸出電壓極性與輸入相反,或者輸出電壓需要在一定范圍內靈活調整的場合應用廣泛,例如一些需要正負電源供電的電路中。 - 電感連接到輸入端:Boost 變換器
當電感直接連接到輸入電壓端,另一端通過開關與地連接,并通過二極管連接到輸出端時,電路構成 Boost 變換器。在開關導通期間,電感從輸入端吸收能量并儲存;當開關關斷時,電感與輸入電壓串聯,通過二極管向輸出端升壓。其輸出電壓計算公式為 Vout=Vin/(1?D),這意味著輸出電壓始終高于輸入電壓。

圖為 Boost 變換器示意
觀察電路圖時,若電感一端接輸入電壓,另一端與開關和二極管節(jié)點相連,則該電路為 Boost 拓撲。Boost 變換器常用于需要將低電壓轉換為高電壓的場合,如鋰電池充電電路、LED 驅動電路等,以滿足設備對高電壓的需求。 - 電感連接到輸出端:Buck 變換器
當電感一端連接到輸出端,另一端通過開關與輸入電壓連接,并通過二極管與地相連時,電路構成 Buck 變換器。在開關導通時,輸入電壓通過電感向輸出端充電;開關關斷時,電感通過二極管維持輸出電流。其輸出電壓計算公式為 Vout=D?Vin,這表明輸出電壓始終低于輸入電壓。

圖為 Buck 變換器示意
觀察電路圖時,若電感一端接輸出端,另一端與開關和輸入電壓相連,則該電路為 Buck 拓撲。Buck 變換器在需要將高電壓轉換為低電壓的場合應用廣泛,如計算機主板上的電壓轉換模塊、手機充電器等,以滿足設備對低電壓的需求。

圖為三種拓撲結構的對比示意
總結來說,我們只需記住三句話,就能快速辨別電路拓撲:
- 電感直接和地相連:構成升降壓變換器 Buck - Boost。
- 電感直接和輸入端相連:構成升壓變換器 Boost。
- 電感直接和輸出端相連:構成降壓變換器 Buck。
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