在ACDC電源中,輸入電壓一般是來自電網的85V-265V交流高壓,而輸出電壓則是3.3V、5V、12V等直流低壓,因此需要開關電源來實現降壓。開關電源有Buck、Boost和Buck-Boost三大經典拓撲,其中Buck與Buck-Boost均可實現降壓功能。Synergy世輝是世健旗下子公司,擁有豐富的行業經驗與專業的技術實力,世輝公司電源與新能源事業部FAE結合自身經驗,針對小家電的輔助電源應用中該如何選擇拓撲電路以及相關產品,展開詳細介紹。
一、Buck電路

Buck電路是一個降壓電路,Vi=Vls+Vo。因Vi>Vo,故具有降壓作用。
(1)開關管S導通階段

當開關閉合時,續流二極管D是截止的,由于輸入電壓Vi與儲能電感Ls接通,因此輸入-輸出壓差(Vi-Vo)就加在Ls上,使通過Ls上的電流線性地增加。在此階段,除向負載供電外,還有一部分電能儲存在電感Ls和電容Cr中。
(2)開關管S關斷階段

當開關斷開時,Ls與Vi斷開,但由于電感電流不能在瞬間發生突變,因此在電感Ls上就產生反向電動勢以維持通過的電流不變。此時續流二極管D導通,儲存在電感Ls中的電能就經過有D構成的的回路對負載供電。(主要是電容C對負載供電,此階段一直給電容充電,維持電壓穩定)
二、Buck-Boost電路

Buck-Boost電路的輸入電壓與輸出電壓的極性是相反的。
(1)開關管S導通階段

當開關閉合時,輸入電壓通過電感L直接返回,在電感Ls上儲能,此時電容Cr放電,給負載供電。
(2)開關管S截止階段

當開關斷開時,在電感Ls上產生反向電動勢,使二極管D從截止變成導通。電感給負載供電并對輸出電容充電,維持輸出電壓不變。
通過以上對比,可得知:Buck-Boost電路的輸入電壓與輸出電壓的極性是相反的。因此,Buck與Buck-Boost兩者最大的區別就在于輸入與輸出電壓的極性:Buck是同極性拓撲,即輸出與輸入電壓的極性相同,二者共地;而Buck-Boost是反極性拓撲,即輸出與輸入電壓的極性相反,輸出端提供負壓(相對輸入電壓)。

在小家電應用場景中的功率模塊控制部分,工程師常用到雙向晶閘管(TRIAC)等交流開關(AC Switch)。而使用負壓驅動交流開關,就能實現更高的電路可靠性與兼容性。在使用交流開關的系統中,往往優先選擇能輸出負壓的Buck-Boost;而在不需要負壓驅動的系統中,則可以選擇Buck拓撲:
•Buck的輸入與輸出端共地,更利于系統的多級拓展。
•Buck的電感電流利用率比Buck-Boost更高。在電感電流(IL)相同時,Buck能輸出更大電流(IO)。

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