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巧用电感位置,速辨电源电路拓扑:Buck、Boost、Buck - Boost

出处:网络整理 发布于:2025-08-13 15:39:49 | 537 次阅读

在电源设计领域,DC - DC 电源的三种基本拓扑结构 ——Buck 降压变换器、Boost 升压变换器和 Buck - Boost 升降压变换器,是至关重要的核心基础。在日常的电路设计与分析中,我们时常会遇到这些拓扑结构。然而,面对众多复杂的电路,如何快速且准确地区分它们,避免混淆呢?今天,我们将介绍一种简便有效的方法,即通过电感的位置来快速辨别电路拓扑。

辨别方法


  1. 电感连接到地:Buck - Boost 变换器
    当电感的一端连接到地,通过和形成回路,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,在开关导通时,电感从输入电压获取能量并进行储存;当开关关断时,电感通过二极管将储存的能量释放到输出端。由于电感与地连接,输出电压的极性与输入相反,且幅度可高于或低于输入电压。其输出电压计算公式为 Vout=?D/(1?D)?Vin(其中 D 为占空比),这表明输出电压可根据占空比的不同实现升压或降压。

    图为 Buck - Boost 变换器示意
    观察电路图时,若发现电感一端接地,且通过开关与输入端相连,另一端与二极管连接至输出端,则可判断该电路为 Buck - Boost 拓扑。这种拓扑结构在需要输出电压极性与输入相反,或者输出电压需要在一定范围内灵活调整的场合应用广泛,例如一些需要正负电源供电的电路中。
  2. 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,并通过二极管连接到输出端时,电路构成 Boost 变换器。在开关导通期间,电感从输入端吸收能量并储存;当开关关断时,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。

    图为 Boost 变换器示意
    观察电路图时,若电感一端接输入电压,另一端与开关和二极管节点相连,则该电路为 Boost 拓扑。Boost 变换器常用于需要将低电压转换为高电压的场合,如锂充电电路、 驱动电路等,以满足设备对高电压的需求。
  3. 电感连接到输出端:Buck 变换器
    当电感一端连接到输出端,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。在开关导通时,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。其输出电压计算公式为 Vout=D?Vin,这表明输出电压始终低于输入电压。

    图为 Buck 变换器示意
    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,则该电路为 Buck 拓扑。Buck 变换器在需要将高电压转换为低电压的场合应用广泛,如计算机主板上的电压转换模块、手机充电器等,以满足设备对低电压的需求。

    图为三种拓扑结构的对比示意

总结


总结来说,我们只需记住三句话,就能快速辨别电路拓扑:
  • 电感直接和地相连:构成升降压变换器 Buck - Boost。
  • 电感直接和输入端相连:构成升压变换器 Boost。
  • 电感直接和输出端相连:构成降压变换器 Buck。
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