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强大的4开关升降压BOB电源 可升可降能大能小

原文来自微信官方账号:工程师

基于电感器开关架构电源有三种常见的拓扑结构,即以及,今天介绍的第四中拓扑——,它广泛应用于手机、汽车、嵌入式等领域。它的基本工作原理是什么?优点是什么?

4开关BOB电源全称是BUCK or BOOST顾名思义,电源不仅可以降压,还可以升压,兼容BUCK和BOOST电源功能。

下图是4开关BOB在电源拓扑示意图中,四个开关带有电感,通过控制开关的导通和断开状态,衍生出不同的电源架构。

当S4处于常闭、S当3处于常开状态时,反复开关的管道是S1和S这就构成了BUCK降压结构。下图就是BUCK的结构,有S1、S两个工作管,这个BUCK被称为同步BUCK,效率会更高。有两个工作周期,1:S1闭合、S断开,对电感L1.充电,见下图绿色曲线;2.S1断开、S2.电感放电负载,见下图蓝色曲线。

将上图中的S二极管也可以降低压力,但效率会降低,二极管会消耗部分功率,这种结构被称为非同步管BUCK,只有S一个管子动作S关闭时,对电感L1充电,见下图绿色曲线;当S1断开时,电感L1通过负载——>二极管D放电,见下图蓝色曲线。

对于非同步BUCK,如上图所示SW点击开关节点位置测量电压,会发现奇怪的,如下图所示,这是因为二极管需要低电压导通,一般为0.7V,这个小负电压刚刚出现。

在历史文章中有更详细的介绍:

《为什么BUCK降压电路会出现奇怪的负电压?》:

https://www.dianyuan.com/eestar/article-3210.html

BUCK电路的详细原理和电感选择的详细内容参考前一篇文章:

《DCDC BUCK详细分析电路原理:

https://www.dianyuan.com/eestar/article-1574.html

《怎么选择BUCK降压电源的电感?

https://www.dianyuan.com/eestar/article-1299.html

当S1处于常闭、S当2处于常开状态时,反复开关的管道是S3和S这就构成了boost升压结构。下图是BOOST的结构,有S3、S四个工作管道有两个工作周期,1:S3闭合、S断开,对电感L1.充电,见下图蓝色曲线;2:S3断开、S4闭合,电感放电负载,见下图绿色曲线。

同样,也可以S用二极管代替,升压结构依然实现。

总之,4开关架构电源,通过配置开关,可以在降压或升压模式下自由工作。

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BUCK电路原理及电感选型详情请参考前一篇文章:

《BOOST升压电路原理详解

https://www.dianyuan.com/eestar/article-1698.html

《怎么选择boost升压电路的电感?只有三个公式

https://www.dianyuan.com/eestar/article-2890.html

我们为什么需要BOB这种电源的优点是什么?

在一些对电源噪声要求较高的场合,我们倾向于使用低噪声LDO,LDO输入通常由开关电源提供,最典型的结构是BUCK LDO或者是BOOST LDO。为了实现电源的高效利用,在电源系统中,一个开关电源通常会连接到多个线LDO,例如,开关电源的输入为3.0V,需要多种搭配LDO电源。

有同学会说为什么不直接用一个?BOOST声压电源覆盖了这么多电源需求?

如果使用BOOST一刀切地满足一切LDO如果高压负,如果高压负载不工作,见下图红色部分,仍使用BOOST的话,绿色LDO由于功耗会增加,因此功耗会增加。LDO功耗与输入输出压差成正比。对于下图,BOOST输出是3.5V可以满足所有LDO但在3.3/2.9/2.8等LDO关闭时,BOOST继续输出3.5V会给的LDO带来额外的功耗,LDO1.0的功耗是(3.5-1.0)*Io(Io是LDO无论如何降低负载电流),BOOST输出电源不低于3.0V。

不要低估这些功耗。对于移动嵌入式产品,续航就是生命!

因此,如果高压电压给我们带来更好的选择LDO无工作时,可通过升降压电源BUCK将自己的输出降低到1.2V,这样的话LDO功耗会大大降低,

((1.2-1.0)*Io)/((3.5-1.0)*Io)=8%,这种架构的功耗只有原功耗的8%,收明显。当然,实际功耗收入与负载的工作状态密切相关。

以上是4开关电源的工作原理。你学废了吗?

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标签: 基于电感开关电源的功率开关功耗

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