Buck-Boost电路简介及PowerExpert仿真示例

时间： 2024-04-05 来源：巨霖科技公众号

技术问答

在当今电子设备日益普及的时代，电源管理电路作为电子系统的“心脏”，其重要性不言而喻。Buck-Boost电路作为一种能够升降压的电源管理电路，在多种应用中发挥着至关重要的作用。它不仅能够适应宽范围的输入电压，还能够为负载提供稳定的输出电压，因此在太阳能系统、风能系统、汽车电子、电池管理系统等领域中得到了广泛应用。

Buck-Boost电路的工作原理

Buck-Boost电路是一种既能升压又能降压的电源转换器，它结合了Buck电路和Boost电路的特点。其基本原理是，通过开关管的周期性通断，改变电感中电流的方向和大小，从而实现电压的升降。

基本结构

Buck-Boost电路主要由开关管（如MOSFET）、电感、二极管和电容组成。其中，开关管负责控制电路的通断，电感用于储存和释放能量，二极管作为续流管，电容则用于平滑输出电压。

工作过程

当开关管导通时，输入电压通过电感向电容充电，同时为负载提供能量；当开关管截止时，电感释放能量，通过二极管向电容和负载供电。通过改变开关管的通断时间比例，即占空比，可以实现输出电压的升高或降低。具体来说，当占空比大于0.5时，电路工作在升压模式；当占空比小于0.5时，电路工作在降压模式。

Buck-Boost电路的应用场景

由于Buck-Boost电路具有升降压的特性，它广泛应用于输入电压范围宽、输出电压需求多变的电子设备中。以下是一些典型的应用场景：

01、太阳能系统

在太阳能系统中，光伏电池板产生的电压受光照强度、温度等因素影响，波动较大。Buck-Boost电路能够将这些不稳定的电压转换为稳定的输出电压，为电池充电或为负载供电。

02、风能系统

风能发电系统中，发电机输出的电压也会随风速的变化而波动。Buck-Boost电路能够稳定输出电压，确保风能系统的稳定运行。

03、汽车电子

在汽车电子系统中，随着汽车电器设备的增多，对电源电压的需求也越来越复杂。Buck-Boost电路能够实现对不同电器设备的稳定供电。

04、电池管理系统

在电池管理系统中，Buck-Boost电路用于实现对电池组的均衡充电和放电。通过升降压功能，可以确保每节电池都工作在最佳状态，延长电池的使用寿命。

Buck-Boost电路的优化方法

为了提高Buck-Boost电路的性能和效率，可以从以下几个方面进行优化：

提高效率

通过优化开关管的驱动方式、降低开关损耗、减小电感和电容的内阻等方法，可以提高电路的效率。此外，还可以采用同步整流技术，用MOSFET代替二极管作为续流管，进一步减小能量损失。

提高稳定性

设计合理的反馈电路，实现对输出电压的精确控制。可以采用电压模式或电流模式控制，根据具体需求选择合适的控制策略。此外，还可以引入软启动技术，避免电路启动时的冲击。

减小体积和重量

通过选用小型化的电感和电容、集成化的开关管等方式，可以减小电路的占用空间和重量。这有助于实现电子设备的轻薄化和小型化。

扩展功能

集成过流、过温、欠压等多种保护功能，提高电路的可靠性。可以增加通信接口，实现远程监控和控制。还可以采用智能控制算法，实现自适应调节和节能优化。

PowerExpert仿真实例

降压Buck-Boost电路图：

巨霖PowerExpert仿真波形图：

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