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Buck与Buck-Boost在小家电辅助电源中的应用

发布日期:2024-05-01 点击次数:138
    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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