电压双象限Buck-Boost电路拓扑及分析
Buck-Boost电路建模及分析
题目：Buck-Boost电路建模及分析摘要：作为研究开关电源的基础，DC-DC开关变换器的建模分析对优化开关电源的性能和提高设计效率具有重要意义。
而Buck-Boost电路作为DC-DC开关变换器的其中一种电路拓扑形式，因其输出电压极性与输入电压相反，而幅度既可比输入电压高，也可比输入电压低，且电路结构简单而流行。
为了达到全面而深入的研究效果，本文对Buck-Boost电路进行了稳态分析和小信号分析。
稳态分析中，首先介绍了电路工作原理，得出了两种工作模式下的电压转换关系式，并同时可知基于占空比怎样计算其输出电压以及最小最大电感电流和输出纹波电压计算公式；接着推导了状态空间模型，以在MATLAB中进行仿真；而最后仿真得到的电感电流、输出电压的变化规律符合理论分析。
小信号分析中，首先推导了输出与输入间的传递函数表达式，以了解低频交流小信号分量在电路中的传递过程；接着分析其零极点，且仿真绘制波特图进行了验证。
经过推导与研究，稳态分析和小信号分析下仿真得到的变化规律均与理论上的推导一致。
关键词：Buck-Boost；稳态分析；小信号分析；MATLAB仿真1.概论现代开关电源有两种：直流开关电源、交流开关电源。
本课题主要介绍直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源，如市电电源或蓄电池电源，转换为满足设备要求的质量较高的直流电源，即将“粗电”转换为“精电”。
直流开关电源的核心是DC-DC变换器。
作为研究开关电源的基础，DC-DC开关变换器的建模分析对开关电源的分析和设计具有重要意义。
DC-DC开关变换器最常见的三种电路拓扑形式为：降压(Buck)、升压(Boost)和降压-升压(Buck-Boost) [1]，如图1-1所示。
其中Buck-Boost变换器因其输出电压极性与输入电压相反，而幅度既可比输入电压高，也可比输入电压低，且电路结构简单而流行。
(a) Buck型电路结构(b) Boost型电路结构(c) Buck-Boost型电路结构图1-1 DC-DC变换器的三种电路结构本课题针对Buck-Boost变换器的建模分析进行深入研究，以优化开关电源的性能和提高设计效率。
buck电路拓扑及其工作原理
buck电路拓扑及其工作原理1. 引言在现代电子设备中，为了提供稳定的电源供应，经常需要使用直流电源转换电路。
Buck电路是一种常用的直流电源转换电路，可将高电压降低为所需的低电压。
本文将介绍Buck电路的拓扑结构以及其工作原理。
2. Buck电路基本结构Buck电路采用开关元件控制电能的传递，由以下几个基本组成部分构成：2.1 输入电源输入电源为Buck电路提供能量，可以是直流电源或者交流电源连接的整流电路。
2.2 开关元件Buck电路中常用的开关元件有MOSFET和二极管。
其中，MOSFET可将电能从输入侧传递到输出侧，而二极管则起到反向导电的作用。
2.3 能量储存元件能量储存元件用于储存和传输能量，常用的元件包括电感和输出电容。
电感在Buck电路中起到储能的作用，而输出电容则用于平滑输出电压。
2.4 控制电路控制电路用于监测输出电压，并根据需要调节开关元件的导通时间以控制输出电压的稳定性。
3. Buck电路工作原理Buck电路的工作原理可以分为两种工作状态：导通状态和截止状态。
下面将详细介绍这两种状态下的工作原理。
3.1 导通状态在导通状态下，MOSFET导通，电流从输入电源经过电感流向输出电容和负载。
此时，电感储存能量，输出电流为正。
3.2 截止状态在截止状态下，MOSFET截止导通，电流无法通过，此时，电感释放储存的能量，输出电流为零。
二极管反向导电，维持输出电路的稳定。
3.3 工作周期Buck电路在导通状态和截止状态之间不断切换，形成工作周期。
每个工作周期可分为导通时间和截止时间。
4. Buck电路工作原理的优势及应用Buck电路具有以下优势：4.1 高效性Buck电路采用开关控制，通过调节开关元件的导通时间，可以实现高效能量转换。
4.2 可变输出通过控制电路调节开关元件的导通时间，可以实现不同的输出电压。
4.3 稳定性控制电路监测输出电压，可以及时调整开关元件的导通时间，保持输出电压的稳定性。
(完整版)BUCK和BOOST电路
直流BUCK 和BOOST 斩波电路一、 B UCK 电路降压斩波电路(Buck Chopper)Q 为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation 脉宽调制)信号，信号周期为Ts ，则信号频率为f=1/Ts ，导通时间为Ton ，关断时间为Toff ，则周期Ts=Ton+Toff ，占空比Dy= Ton/Ts 。
负载电压的平均值为：式中t on 为V 处于通态的时间，t off 为V 处于断态的时间，T 为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=t on /T)。
由此可知，输出到负载的电压平均值U O 最大为U i ，若减小占空比α，则U O 随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。
工作原理为:当在t on 状态时，电源为这个电路供电，并对电感和电容充电，负载电压缓慢上升到电源电压。
当t off 状态时，电源电压为断开状态，系统供电依靠电感和电容的储能供电。
所以是一个递减的电压。
所以系统的这个工作流程为，周期性的电源供电方式，而输出的负载的电源大小取决于周期中的占空比。
(a)电路图 (b)波形图（实验结果 ）图1降压斩波电路的原理图及波形二、 B OOST 电路开关管Q 也为PWM 控制方式，但最大占空比Dy 必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。
电感Lf 在输入侧，称为升压电感。
Boost 变换器也有CCM 和DCM 两种工作方式升压斩波电路(Boost Chopper)U i I 1t on =(U O -U i ) I 1t offii on i off on on o aU U TtU t t t U ==+=U GE U D t t tU Ot on t of fT U iVDL C -+-+U EGC R 11U D +-上式中的T/t off ≥1,输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。
工作原理当开关S 在位置a 时，如图2(a)所示电流iL 流过电感线圈L ，电流线性增加，电能以磁能形式储在电感线圈L 中。
BUCK-BOOST电路工作过程分析及说明
BUCK-BOOST电路工作过程分析及说明一、直流斩波电路的基本原理Buck/Boost变换器是输出电压可低于或高于输入电压的一种单管直流变换器，其电路如图4.8。
与Buck和Boost电路不同的是，电感L f在中间，不在输出端也不在输入端，且输出电压极性与输入电压相反。
开关管也采用PWM控制方式。
Buck/Boost变换器也有电感电流连续和断续两种工作方式，此处以电感电流在连续状态下的工作模式。
图4.8是电感电流连续时的主要波形。
图4.10是Buck/Boost变换器在不同工作模态下的等效电路图。
电感电流连续工作时，有两种工作模态，图4.11(a)的开关管Q导通时的工作模态，图(b)是开关管Q关断、D续流时的工作模态。
V o图4.9电路ArrayVi LFi Qi DV图4.10感电流连续工作波形V oV o(a) Q 导通 (b) Q 关断，D 续流图5.11 Buck/Boost 不同开关模态下等效电路二、电感电流连续工作原理和基本关系电感电流连续工作时，Buck/Boost 变换器有开关管Q 导通和开关管Q 关断两种工作模态。
1.在开关模态1[0~t on ]：t=0时，Q 导通，电源电压V in 加载电感L f 上，电感电流线性增长，二极管D 戒指，负载电流由电容C f 提供：f L fin di L V dt=(2-1)oo LDV I R =(2-2)ofo dV C I dt= (2-3)t=t on 时，电感电流增加到最大值max L i ，Q 关断。
在Q 导通期间电感电流增加量f L i ∆f inL y fV i D T L ∆=⋅ (2-4)2.在开关模态2[t on ~ T]:t=t on 时，Q 关断，D 续流，电感L f 贮能转为负载功率并给电容C f 充电，f L i 在输出电压Vo 作用下下降：f L fo di L V dt=(2-5)f o o oL fo f LDdV dV V i C I C dt dt R =+=+ (2-6)t=T 时，f L i 见到最小值min L i ，在t on ~ T 期间f L i 减小量f L i ∆为：(1)f o o L off y f fV Vi t D T L L ∆=⋅=- (2-7)此后，Q 又导通，转入下一工作周期。
电源拓扑结构介绍----Buck-Boost(第4周)
模式是指在一个周期内电感电流是连续的（两种开关模
态a和b)；而不连续导电模式是指电感电流在一个周期内 是断续的也就是有一段时间电感电流为零(三种开关模态 a、b 和c)。
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Buck-Boost变换器工作在不同模态的等效电路
L1 470u C1
R1
36 V1 47
IRF530
L1 470u C1 D1 R1 C1 R1
量等于它在Q截止期间的减小量。即：
iLf ( ) iLf ( ) iLf
由前面的分析可以得到：
V0 Vin Dy 1 Dy
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Vin Lf
* D y * Ts
V0 Lf
* (1 D y ) * Ts
化简得到：
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V0 Vin
Dy 1 Dy
从上式可以看出：当Dy=0.5时，V0=Vin；若Dy<0.5, 则V0<Vin，实现降压。若Dy>0.5时，则V0>Vin。即 Buck/Boost变换器的输出电压即可低于也可高于输入电压 Vin。 MOS管Q截止时，加于其上的电压VQ为：
Vin Lf * Ton Vin Lf * D y * Ts
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(2) 模态2 [Ton—Ts] [对应于图 (b)] 在t=Ton时，Q1关断， iLf 通过二极管D续流，电感Lf的 储能向负载和电容Cf转移，给Cf充电。此时加在Lf上的电 压为-V0，故iLf线性减小。 在t=Ts时，iLf达到最小值ILfmin。在Q截止期间，iLf 的减小量ΔiLf（-）=
（2） 在一个开关周期中，滤波电容电压，即输出电
压Vout，有很小纹波(电压），但可认为基本保持不变,
电压双象限Buck-Boost电路拓扑及分析
电压双象限Buck-Boost电路拓扑及分析电压双象限Buck-Boost电路拓扑及分析摘要：在传统全桥电路的基础上利用单象限电路研究新的电路，达到拓宽现有电路拓扑应用领域的目的。
介绍了电压双象限Buck，Boost，Buck/Boost电路以及对他们的开关器件关断和开通的分析。
关键词：变换器；拓扑；双象限；电压控制引言在直流变换中不产生电能形式变化，只产生直流电参数的变化。
DC/DC变换器具有成本低、重量轻、可靠性高、结构简单等特点，因此，在工业领域和实验室得到了广泛应用。
单象限直流电压变换器电路的特点是输出电压平均值Uo跟随占空比D值而变，但不管D为何值，Uo的极性则始终不变，这对于直流开关稳压电源一类的应用场所是能够满足要求的。
但对于直流调速电源，负载为直流电动机时，上述性能便不能满足要求，因而发展了多象限直流电压变换电路。
双象限电路分为输出电流平均值Io极性可变的电路与输出电压平均值Uo极性可变的电路两类，通常前一种电路称为电流双象限电路，后一种电路称为电压双象限电路。
电流双象限电路是指输出电流平均值Io的幅值和极性均随控制信号us而变化，但输出电压平均值Uo的极性却始终为正，即电路可运行于第一和第二象限。
电压双象限电路是指输出电压平均值Uo的幅值和极性均随控制信号us而变化，但输出电流平均值Io却始终为正，即电路可运行于第一和第四象限。
本文将对电压双象限Buck?Boost电路进行分析。
1 Buck电路1.1 电路结构主电路如图1所示。
用电感、内阻和等效电压串联电路表示有源负载，桥的直流输入端并联滤波电容。
这是一个全桥电路结构，桥的每臂用全控型器件（S1，S2）和不控型器件（D1，D2）组成。
S1及S2的`控制采用PWM控制，这样可以调节D值，并且及时检测负载的运行状况，由此控制开关的关断和开通。
此电路的元器件、电源、负载均假设为理想的。
输出滤波电感足够大，可保证负载电流连续，且线性升降。
BUCK_BOOST电路原理分析
BUCK_BOOST电路原理分析BUCK_BOOST电路由多个关键元件组成，包括功率开关、电感、电容和控制电路。
功率开关是一个开关管，可以通过控制其通断状态来调整输出电压。
电感在电路中起到储能器的作用，将能量从输入端传输到输出端。
而电容则用于滤波，减小输出端的纹波电压。
BUCK_BOOST电路具有特定的工作原理。
在正常工作状态下，功率开关周期性地打开和关闭。
当功率开关闭合时，输入电流通过电感和功率开关进行充电。
当功率开关打开时，储存在电感中的能量通过电容释放到输出端，输出端得到一个较低的电压。
当功率开关再次闭合时，电容开始接收能量并充电，迅速提高输出端的电压。
BUCK_BOOST电路的输出电压可以由控制电路进行调节。
控制电路通过检测输出电压并与设定值进行比较，来生成一个控制信号。
控制信号会被送到功率开关，以调整其通断状态，从而使输出电压达到设定值。
一般来说，控制电路会采用脉冲宽度调制（PWM）技术来实现输出电压的精确控制。
BUCK_BOOST电路的优点在于其高效率和可靠性。
由于使用了电感和电容进行能量转换和储存，因此可以实现较高的能量利用率。
同时，功率开关通过周期性的开关动作来控制输出，减小了开关损耗，提高了电路的效率。
此外，由于采用了闭环控制系统，BUCK_BOOST电路对输入电压和负载的变化有一定的适应性，能够稳定地提供所需的输出。
然而，BUCK_BOOST电路也存在一些限制。
首先，电路中的组件需要根据具体的设计要求进行选择和匹配，以保证电路的稳定性和效率。
其次，由于电感和电容储存了一定的能量，在进行维护和使用时需要注意安全问题。
此外，BUCK_BOOST电路的设计和调试都需要一定的专业知识和经验。
综上所述，BUCK_BOOST电路是一种实现DC-DC变换的重要电路，可以通过改变输入电压的极性和大小来调整输出电压和电流。
其工作原理基于电感和电容的能量转换和储存，通过控制功率开关的通断状态来实现输出电压的精确调节。
BUCK_BOOST电路原理分析
BUCK_BOOST电路原理分析BUCK-BOOST电路是一种常用的电源变换电路，可以将输入电压转换为更高或更低的输出电压。
它是基于开关电源工作原理的一种变换电路，通过控制开关管的导通和断开，来实现电源电压的变换和稳定输出。
BUCK-BOOST电路的基本原理如下：1.电感的作用：BUCK-BOOST电路中，电感起到存储能量的作用。
当开关管导通时，电感充电，存储电能；当开关管断开时，电感放电，释放电能。
通过电感的存储和释放，可以使得输出电压保持平稳。
2.开关管控制：BUCK-BOOST电路中的开关管通常为MOSFET管或BJT 管。
通过控制开关管的导通和断开，可以控制电感充电和放电的时间。
当开关管导通时，电感充电，输出电压增大；当开关管断开时，电感放电，输出电压降低。
3.反馈控制：BUCK-BOOST电路通常会添加反馈控制回路来实现电压的稳定输出。
在反馈控制回路中，通过采样电路获取输出电压信号，并与参考电压进行比较，得到误差信号。
然后通过控制开关管的导通和断开，来调整输出电压，使得误差信号逐渐趋近于零，实现稳定输出。
4.脉宽调制（PWM）控制：BUCK-BOOST电路通常使用脉宽调制控制方法来实现开关管的控制。
脉宽调制就是根据误差信号改变开关管的导通时间，使得开关管导通时间与断开时间按照一定规律改变，从而实现稳定的输出电压。
5.滤波电容的作用：BUCK-BOOST电路中，通常会添加滤波电容，用于平滑输出电压。
滤波电容能够吸收电感放电过程中的脉动，并保持输出电压的稳定性。
总的来说，BUCK-BOOST电路是通过控制开关管的导通和断开来实现电压的变换和稳定输出的。
通过电感的存储和释放能量、反馈控制回路、脉宽调制控制和滤波电容的作用，可以实现输入电压到输出电压的变换，并保持输出电压的稳定性。
BUCK-BOOST电路在电源设计中具有广泛的应用，可满足不同电压要求的设备需求。
(完整版)BUCK和BOOST电路
(完整版)BUCK和BOOST电路在电子技术领域，BUCK和BOOST电路是两种常见的电源转换器。
它们分别将低压直流电(LDC)转换为高电压直流电(HVC)和将高电压直流电降低到低电压直流电(LDC)。
本文将对这两种电路进行详细的理论分析，探讨它们的工作原理、优缺点以及应用场景。
我们来了解一下BUCK电路。
BUCK电路是一种降压型转换器，其主要特点是输出电压可调，且输出电压与输入电压之间存在一定的关系。
BUCK电路的基本结构包括一个开关管、一个电感和一个二极管。
当开关管导通时，电感中储存的能量被释放，二极管导通，使得负载上的电流得到提升；当开关管截止时，电感中储存的能量无法释放，二极管截止，使得负载上的电流减小。
通过调整开关管的占空比，可以实现对输出电压的调节。
接下来，我们来探讨一下BOOST电路。
BOOST电路是一种升压型转换器，其主要特点是输出电压稳定，且输出电压与输入电压之间存在固定的关系。
BOOST电路的基本结构包括一个开关管、一个电感、一个二极管和一个稳压器。
当开关管导通时，电感中储存的能量被释放，二极管导通，使得负载上的电流得到提升；稳压器将输入电压升高到设定值，使得输出电压保持稳定。
通过调整开关管的占空比，可以实现对输出电压的调节。
那么，BUCK电路和BOOST电路各自有哪些优缺点呢？BUCK电路的优点主要表现在成本低、体积小、效率高等方面。
BUCK电路的缺点也比较明显，主要体现在输出电压稳定性较差、噪音较大等方面。
而BOOST电路的优点主要表现在输出电压稳定、噪音较小等方面。
BOOST电路的缺点也比较明显，主要体现在成本较高、体积较大、效率较低等方面。
在实际应用中，BUCK电路和BOOST电路各有适用的场景。
例如，BUCK电路适用于对输出电压稳定性要求不高的场合，如充电器、电池充放电等；而BOOST电路适用于对输出电压稳定性要求较高的场合，如LED照明、电力传输等。
BUCK电路和BOOST电路作为两种常见的电源转换器，各自具有一定的优势和局限性。
详解开关电源的三大基础拓扑
详解开关电源的三大基础拓扑
1、摘要
开关电源已经深入到国民经济的各个行业当中，设计师或是自行设计电源或是购买电源模块，但是这些电源都离不开电源的各种电路拓扑。
本文先介绍了开关电源的三大基础拓扑：Buck、Boost、Buck-Boost，并就这三者拓扑之间进行了简单地组合，得到了非常巧妙的电路，例如：正负输出电源、双向电源等，能够满足诸如运放供电、电池充放电等某些特殊的需求。
2、开关电源基础拓扑
开关电源三大基础拓扑为：Buck、Boost、Buck-Boost，大部分开关
电源都是采用这几种基础拓扑或者其对应的隔离方式，下面以电感连续模式进行简单介绍。
2.1 Buck降压型。
(完整版)BUCK和BOOST电路
直流BUCK和BOOST斩波电路一、BUCK电路降压斩波电路(Buck Chopper)Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation脉宽调制)信号，信号周期为Ts，则信号频率为f=1/Ts，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff，占空比Dy= Ton/Ts。
负载电压的平均值为：Uo=tontUi=on Ui=aUiton+toffT式中ton为V处于通态的时间，toff为V处于断态的时间，T为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=ton/T)。
由此可知，输出到负载的电压平均值UO最大为Ui，若减小占空比α，则UO随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。
工作原理为:当在ton状态时，电源为这个电路供电，并对电感和电容充电，负载电压缓慢上升到电源电压。
当toff状态时，电源电压为断开状态，系统供电依靠电感和电容的储能供电。
所以是一个递减的电压。
所以系统的这个工作流程为，周期性的电源供电方式，而输出的负载的电源大小取决于周期中的占空比。
+U iC E+L1U D-C1+R Uo-U GEU DU OtonTU itoffttt V GD-(a)电路图(b)波形图（实验结果）图1降压斩波电路的原理图及波形二、BOOST电路开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。
电感Lf在输入侧，称为升压电感。
Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式升压斩波电路(Boost Chopper)UiI1ton=(UO-Ui) I1toffUo =ton+tofftoffUi=TUitoff上式中的T/toff≥1,输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。
工作原理当开关S在位置a时，如图2(a)所示电流iL流过电感线圈L，电流线性增加，电能以磁能形式储在电感线圈L中。
此时，电容C放电，R上流过电流Io，R两端为输出电压V o，极性上正下负。
讨论BUCK、BOOST、BUCK
讨论BUCK、BOOST、BUCKBUCKBUCK电路的设计技术指标要求（要求工作于电感电流连续工作模式）：１、输入直流电压：１０～１５V；２、输出直流电压：５V；３、最大输出电流：２A；４、最小输出电流：０．２Ａ；５、输出电压纹波峰峰值：１００ｍＶ；６、开关频率：５０ｋＨｚ。
主电路参数设计目标１、电感参数设计：求得电感量与最大有效值电流、最大峰值电流三个参数。
２、电容参数设计：需得到电容量与额定电压两个参数。
３、开关管选择：需得到额定电流、额定电压两个参数。
４、二极管选择：需得到额定电流、额定电压两个参数。
1、计算占空比２、计算电感参数BUCK变换器电感电流平均值即为输出直流电流，当输出最小电流时，电感电流应至少处于电感电流临界连续才能维持整个工作范围电感电流连续，由电感电流连续条件：buck电路，稳态时，电感电压的平均值为0，电容电流的平均值为0.由电感电流波形图，电感电流的脉动峰峰值为开关管开通时段的电流的增量，也就是开关管断开时段电流的减量。
3、计算电容参数**20kHz以上时，对铝电解电容而言，因为电容有等效串联电阻Resr，会使电容两端产生脉动电压（电压纹波）。
一般电容器的等效串联电阻Resr与其容量的乘积为4、计算MOS管的额定电流、额定电压首先分析一下BUCK电路MOS管和续流二极管电流有效值怎么算在CCM模式下：MOS管的电流有效值为二极管有效值为在DCM模式下：（这儿还没有讨论这种工作状态）MOS管的电流有效值为二极管有效值为其中Mvdc为电压传输比，即用输出电压除以输入电压我们讨论的情况使CCM模式，所以MOS管额定电流一般要求取MOS管最大有效值电流的２～３倍，所以额定电流取3A以上。
MOS管所承受的最大电压等于输入直流电压的最大值，即MOS管的额定电压一般取其所承受的最大电压的1.5~2倍，所以额定电压取25V以上。
5、计算二极管的额定电压、额定电流BOOST二、设计一款BOOST电路，要求工作在电感电流连续状态，其技术指标要求：1、输入直流电压：10V；2、输出直流电压：30V；3、最大输出电流：1A；4、最小输出电流：0.1Ａ；5、输出电压纹波峰峰值：300ｍＶ；6、开关频率：100ｋＨｚ。
BUCKBOOST电路原理分析
BUCKBOOST电路原理分析其原理如下：1.工作原理：当输入电压 Vin 施加到电路中时，开关器件通断周期性地将输入电压施加到能量存储元件上。
当开关器件处于闭合状态时，输入电压 Vin施加到能量存储元件上，储存了一部分能量。
当开关器件处于断开状态时，能量存储元件释放储存的能量，将其转移到输出负载上。
2.降压模式：在降压模式下，输入电压 Vin 大于输出电压 Vout。
当开关器件处于闭合状态时，输入电压 Vi 施加到能量存储元件上，电感储存了一部分能量。
当开关器件处于断开状态时，能量存储元件（电感）释放储存的能量，此时输出电压 Vout 较低。
3.升压模式：在升压模式下，输入电压 Vin 小于输出电压 Vout。
当开关器件处于闭合状态时，能量存储元件（电感）施加输入电压 Vin，将其储存。
当开关器件处于断开状态时，能量存储元件释放储存的能量，此时输出电压Vout 较高。
4.控制电路：控制电路通过检测输出电压 Vout 的大小，控制开关器件的通断状态，以维持所需的输出电压。
当输出电压低于设定值时，控制电路使开关器件闭合，输入电压通过能量存储元件传递给输出负载。
当输出电压高于设定值时，控制电路使开关器件断开，能量存储元件释放储存的能量给输出负载供电。
5.优点：-宽范围的输入电压调整能力，适用于多种应用。
-输出电压可高于或低于输入电压，提供更大的灵活性。
- 由于能量存储元件的存在，Buck Boost电路具有较好的噪声抑制能力。
6.应用领域：-电池供电系统，如电动汽车、无人机等。
-通信设备，如无线基站、卫星通信设备等。
-太阳能电池和风能发电系统。
-各种LED照明应用。
总之，BUCKBOOST电路通过开关器件和能量存储元件的配合，实现对输入电压的降压或升压，可以在宽范围的输入电压下调整输出电压，并具有良好的噪声抑制能力。
这种电路结构在很多领域中发挥着重要的作用。
双向buckboost电路原理
双向buckboost电路原理小伙伴们！今天咱们来唠唠双向buck - boost电路原理，这可超级有趣呢！咱先来说说buck电路的部分吧。
想象一下，你有一个大水库，里面的水就像是电源的电压，水位很高呢。
而buck电路就像是一个聪明的小水闸管理员。
这个电路里有一个开关管，就好比是那个水闸的闸门。
当开关管导通的时候呀，就像水闸打开了，电流就从电源这边“哗哗”地流到负载那边去啦。
这个时候，电感就像是一个小的蓄水容器，它开始储存能量啦，就像小水库在蓄水一样。
然后呢，当开关管断开的时候，电感可不想让电流就这么断掉，它就会把储存的能量释放出来，继续给负载供电呢。
这个过程中呀，电压就被降低了，就好像大水库里的水经过水闸流到了一个小池塘，水位自然就低啦，也就是电压降低了。
而且呀，通过控制开关管的导通和断开时间，就能很巧妙地控制输出电压的大小呢。
再来说说boost电路部分。
这就有点像是把小池塘里的水再抽到高处去的感觉。
在boost电路里，当开关管导通的时候，电感还是在储存能量，不过这个时候电流是从电源流入电感的。
然后开关管断开的时候，电感储存的能量就会和电源的能量一起给负载供电啦。
这样一来，输出的电压就比输入的电压高啦，就像把小池塘里的水抽到了比原来水库还高一点的地方去，是不是很神奇呢？那双向buck - boost电路呢，它就像是一个超级灵活的小能手。
它既可以像buck电路那样把高电压降下来给负载用，也可以像boost电路那样把低电压升上去给负载用。
比如说，当你的电池电压比较高，但是负载只需要比较低的电压的时候，它就可以发挥buck电路的功能，把电压降下来。
要是你的电池电压低了，但是负载需要高一点的电压才能正常工作，它就摇身一变，成为boost电路，把电压升上去。
在这个电路里呀，电容也起着很重要的作用呢。
电容就像是一个稳定的小助手，它可以把输出的电压变得更加平稳。
就好像在水流的过程中，有一个小的缓冲池，让水流更加稳定，不会忽高忽低的。
Buck-Boost电路建模及分析
题目：Buck-Boost电路建模及分析摘要：作为研究开关电源的基础，DC-DC开关变换器的建模分析对优化开关电源的性能和提高设计效率具有重要意义。
而Buck-Boost电路作为DC-DC开关变换器的其中一种电路拓扑形式，因其输出电压极性与输入电压相反，而幅度既可比输入电压高，也可比输入电压低，且电路结构简单而流行。
为了达到全面而深入的研究效果，本文对Buck-Boost电路进行了稳态分析和小信号分析。
稳态分析中，首先介绍了电路工作原理，得出了两种工作模式下的电压转换关系式，并同时可知基于占空比怎样计算其输出电压以及最小最大电感电流和输出纹波电压计算公式；接着推导了状态空间模型，以在MATLAB中进行仿真；而最后仿真得到的电感电流、输出电压的变化规律符合理论分析。
小信号分析中，首先推导了输出与输入间的传递函数表达式，以了解低频交流小信号分量在电路中的传递过程；接着分析其零极点，且仿真绘制波特图进行了验证。
经过推导与研究，稳态分析和小信号分析下仿真得到的变化规律均与理论上的推导一致。
关键词：Buck-Boost；稳态分析；小信号分析；MATLAB仿真1.概论现代开关电源有两种：直流开关电源、交流开关电源。
本课题主要介绍直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源，如市电电源或蓄电池电源，转换为满足设备要求的质量较高的直流电源，即将“粗电”转换为“精电”。
直流开关电源的核心是DC-DC变换器。
作为研究开关电源的基础，DC-DC开关变换器的建模分析对开关电源的分析和设计具有重要意义。
DC-DC开关变换器最常见的三种电路拓扑形式为：降压(Buck)、升压(Boost)和降压-升压(Buck-Boost) [1]，如图1-1所示。
其中Buck-Boost变换器因其输出电压极性与输入电压相反，而幅度既可比输入电压高，也可比输入电压低，且电路结构简单而流行。
(a) Buck型电路结构(b) Boost型电路结构(c) Buck-Boost型电路结构图1-1 DC-DC变换器的三种电路结构本课题针对Buck-Boost变换器的建模分析进行深入研究，以优化开关电源的性能和提高设计效率。
boost和buck两种开关电源的基本电路拓扑和工作原理
boost和buck两种开关电源的基本电路拓扑和工作
原理
Boost和Buck两种开关电源的基本电路拓扑和工作原理如下：
1. Boost拓扑电路：Boost电路是一个升压电路。
当开关管导通时，输入电压Vi对电感Ls充电，形成的回路是：输入Vi→电感Ls→开关管Q。
当开关管关断时，输入的能量和电感能量一起向输出提供能量，形成的回路是：输入Vi→电感Ls→二极管D→电容C→负载RL。
此时负载的供电电源相当于Vi加上电感的感应电动势，从而实现升压。
2. Buck拓扑电路：Buck电路是一个降压电路。
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。
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。
如需了解更多信息，建议咨询专业技术人员或者查阅相关技术手册。
双象限buck电路
双象限buck电路Buck电路是一种常见的降压型直流电源电路，广泛应用于电子设备中。
本篇文档将详细介绍双象限Buck电路的原理和工作方式，以及其在实际应用中的一些注意事项。
Buck电路是通过PWM（脉宽调制）技术来实现降压的。
其基本原理是利用开关管（如MOSFET）的开关动作和电感的能量储存特性，将输入电压降低到较小的输出电压。
具体来说，通过周期性的开关和关断操作，控制电流在电感中的建立和消失，从而实现输出电压的稳定调节。
2. 工作方式双象限Buck电路是一种能够实现能量回馈的电路结构。
在正常工作模式下，输入电压大于输出电压时，开关管处于导通状态，电感储存输入电压的能量。
在下一周期的关断阶段，开关管停止导通，电感释放储存的能量，通过输出电容提供给负载，实现输出电压的稳定供应。
3. 注意事项（1）选择合适的开关管：开关管的特性将直接影响Buck电路的性能，如开关频率、导通电阻等。
应根据具体应用场景来选择合适的开关管，以确保电路的稳定工作。
（2）合理设计电感和电容：电感和电容的数值选择和布局对于Buck电路的输出稳定性和纹波有重要影响。
应根据设计要求和负载情况选择合适的电感和电容数值，并合理布局，减小纹波并保持输出稳定。
（3）PWM控制策略：PWM控制信号的频率和占空比对Buck电路的稳定性和功率效率具有重要影响。
设计中应选择适当的PWM控制参数，并结合反馈控制调整输出电压。
（4）保护措施：应考虑输入过电压、过电流、过温等保护功能，以提高电路的稳定性和可靠性。
双象限Buck电路是一种常用的降压型直流电源电路，通过PWM技术实现电压降低。
在设计和应用中，需要合理选择开关管、电感和电容，并采取适当的PWM控制策略和保护措施。
只有这样，才能确保Buck电路的稳定工作和高效性能。
本文对双象限Buck电路进行了简要介绍，并指出了一些注意事项。
希望读者通过阅读本文能够更好地理解和应用双象限Buck电路。
BUCK-BOOST电路(电压反馈)原理图及应用分析
BUCK-BOOST电路（电压反馈）原理图及应用分析这个电路我调试了三天才调出一点眉目来，起初我以为是在光耦那里出了问题，反复修改那部分电路，只是在空载的情况下可以，一加100欧以内的功率负载，输入直流稳压电源就稳流了，怎么改都不行。
加跟随，换成ISO124隔离都不能带负载，最后来了个绝的，把自己绕制的1mH的小功率电感换成500uH/6A 的大功率电感之后，带负载就不稳流了。
1~3A负载电流都可以实现。
我总结了一下开关电源调试技巧：1、输出反馈电压与比较参考电压是否合理？2、栅源之间PWM是否正常，有无？占空比是否正确（是升压还是降压？）？开关频率是否设置合理（这关系到开关损耗和输出纹波电压）？3、UC3525供电电压是否在正常范围？共“地”问题是否处理好？4、电感（磁芯、通过电感的电流I、电感感值L、开关频率f）。
这些都是在平时调试开关电源电路时所必须注意的地方，当然可能有些地方没有顾及到。
总结：1．SG3525的PI调节部分确实很关键，这个部分没做好，题目中什么指标都免谈，本次使用204的可调电阻和105串联，最后在与682的瓷片电容并联。
2．开关管的DS之间并联一个电容作为吸收电路，此电容不宜过大（如474的电容），否则会导致开关管发热严重，主干电路的输入电流无谓的增加了几十mA，一般可选择100-470之间的值（一般情况下），也可以与一个小电阻（10-100）串联3．SG3525的10脚，可以接一个2K的电阻到地，亦可以用来作为一个电流反馈端，用作保护作用。
（类似于UC3842的电流反馈的功能）（如果用直流电源作为输入的，而且容易恒流的话，可用此法）4．纹波测试技巧：示波器探头夹在电容两端，越近越好，这样测试纹波则相当小。
5．电压跟随电路（暂对于直流）的性能分析：OPA277 OP07 NE5532/NE5534效果依次递减。
原因：输入失调电压，输入失调电流，以及输入失调电压温漂，输入失调电流温漂越小，跟随性能越好。
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电压双象限Buck-Boost电路拓扑及分析
2007年06月09日星期六 18:43
在直流变换中不产生电能形式变化，只产生直流电参数的变化。
DC/DC变换器具有成本低、重量轻、可靠性高、结构简单等特点，因此，在工业领域和实验室得到了广泛应用。
单象限直流电压变换器电路的特点是输出电压平均值Uo跟随占空比D值而变，但不管D为何值，Uo的极性则始终不变，这对于直流开关稳压电源一类的应用场所是能够满足要求的。
但对于直流调速电源，负载为直流电动机时，上述性能便不能满足要求，因而发展了多象限直流电压变换电路。
双象限电路分为输出电流平均值Io极性可变的电路与输出电压平均值Uo极性可变的电路两类，通常前一种电路称为电流双象限电路，后一种电路称为电压双象限电路。
电流双象限电路是指输出电流平均值Io的幅值和极性均随控制信号us而变化，但输出电压平均值Uo的极性却始终为正，即电路可运行于第一和第二象限。
电压双象限电路是指输出电压平均值Uo的幅值和极性均随控制信号us而变化，但输出电流平均值Io却始终为正，即电路可运行于第一和第四象限。
本文将对电压双象限Buck Boost电路进行分析。
1 Buck电路
1.1 电路结构
主电路如图1所示。
用电感、内阻和等效电压串联电路表示有源负载，桥的直流输入端并联滤波电容。
这是一个全桥电路结构，桥的每臂用全控型器件（S1，S2）和不控型器件（D1，D2）组成。
S1及S2的控制采用PWM控制，这样可以调节D值，并且及时检测负载的运行状况，由此控制开关的关断和开通。
此电路的元器件、电源、负载均假设为理想的。
输出滤波电感足够大，可保证负载电流连
续，且线性升降。
1.2 工作原理
1.2.1 运行于第一象限
这是指输出端电压平均值和电流平均值均为正的工作状态。
（0≤t≤DT） S1及S2均导通，等效电路如
图2(a)所示，输出电压Uo为Ud，输入电流等于输出电流，输出电流线性增长，负载从电源吸取能量。
(DT≤t≤T) S1导通，S2断开，D1正偏续流，等效电路如图2(b)所示，由于S1与D1导通，Uo的值为零。
输出电压平均值为 Uo=DUd
1.2.2 运行于第四象限
这是指输出端电压平均值为负而电流平均值为正的工作状态。
当电路负载为电动机且驱动位能性负载，如卷扬机的提升机构，当放下重物时，电机在重物作用下反转，电枢感应电势反向，电磁转矩成为制动转矩，为了保证安全，必须改变控制信号的极性和幅值，使电路工作于第四象限，将位能经过变换电路反馈到直流电源。
具体工作过程如下。
(DT≤t≤T)S1及S2均断开，电感端电压反向，D1，D2正偏导通，等效电路如图3(a)所示，输出电压Uo为－Ud，负载反馈能量。
（0≤t≤DT）S1断开，S2导通，负载电流由D2换到S2中。
等效电路如图3(b)所示，Uo的值为零。
输出电压平均值为 Uo=－DUd
由以上分析可知此电路及其控制策略可以实现双象限Buck电路功能。
2 Boost电路
2.1 电路结构
主电路如图4所示。
图中S1，S2，S3为全控型器件，D1及D2为不控型器件。
负载依然为有源负载，直流输入端串联电感。
S1，S2，S3的控制采用PWM 控制，此电路的元器件、电源、负载同样假设为理想的。
输出滤波电感足够大，可保证负载电流连续，且线性升降。
可以看出，本电路的设计思想也是利用全桥实现双象限运行，其好处在于简单、可靠。
2.2 工作原理
2.2.1 运行于第一象限
(DT≤t≤T)S1断开，S2及S3均导通，等效电路如图5(a)所示，电感电压UL=Ud－Uo。
0≤t≤DT）S1，S2，S3均导通，等效电路如图5(b)所示，电感电压UL=Ud。
输出电压平均值为 Uo=Ud/（1－D）
2.2.2运行于第四象限
(DT≤t≤T) S1，S2，S3均断开，电感端电压反向，D1及D2正偏导通，等效电路如图6(a)所示，电感电压UL=Ud＋Uo。
（0≤t≤DT） S1导通，S2及S3均断开，等效电路如图6(b)所示，电感电压UL=Ud。
输出电压平均值为 Uo=－Ud/（1－D）
3 Buck-Boost电路
3.1电路结构
主电路如图7所示。
图中S0，S1，S2，S3，S4为全控型器件。
负载依然为有源负载，直流输入端并联电感Lo。
所有开关均采用PWM控制，此电路的元器
件、电源、负载同样假设为理想的。
输出滤波电感足够大，可保证负载电流连续，且线性升降。
此电路与双象限Boost电路不同之处是主开关与电感相互交换位置。
也是利用单象限Buck Boost电路的主电路衍生出来的，并利用全桥全控电路实现双象限功能。
改变占空比D可以实现升压或降压功能。
3.2 工作原理
3.2.1 运行于第一象限
（0≤t≤DT） S0，S1，S2均导通，S3及S4断开，等效电路如图8(a)所示，电感电压UL=Ud。
(DT≤t≤T) S0，S1及S3断开，S2及S4导通，等效电路如图8(b)所示，电感电压UL=－Uo。
3.2.2 运行于第四象限
(DT≤t≤T) S0，S2，S4断开，S1及S3导通，电感端电压反向，等效电路如图9(a)所示，电感电压UL=Uo。
（0≤t≤DT）S0，S3，S4导通，S1及S2断开，等效电路如图9(b)所示，电感电压UL=Ud。
输出电压平均值为Uo=-DUd/(1-D)
4 结束
本文在传统的单象限Buck、Boost、Buck-Boost电路的基本上衍生了双象限的Buck、Boost、Buck-Boost电路，并且分析了其具体的工作过程。
本文的分析为双象限电路及直流变换电路的研究提供了新的思路。