上次我们我们发布了《开关电源兴趣小组第04次任务》，安排了阅读任务，并布置了一些思考题

第04次思考题

第04次阅读内容，主要是Boost电路中各元器件在一个开关周期中的工作状态。

假定电路已达到稳态，即每个开关周期中电压电流的变化均与前一个周期相同。

1、理想的Boost电路，在开关管始终关断情况下(也可以说占空比为0)，输出电压是多少？作为对比，Buck电路在开关管始终导通情况下，输出电压是多少？

2、实际的电路中，如果Boost电路开关管始终导通，会发生什么情况？作为对比，Buck电路开关管始终关断，会发生什么情况？

3、理想的Boost电路中，开关管需要承受的最大电压是多少？作为对比，Buck电路开关管需要承受的最大电压是多少？

4、理想的Boost电路中，开关管通过的最大电流(瞬时值)是多少？提示：与输出电压有关。作为对比，Buck电路中开关管通过的最大电流是多少？

5、Boost电路中，二极管需要承受的最大反向电压是多少？一个周期内通过的平均电流是多少？

6、你觉得Boost输出的纹波大还是Buck电路输出的纹波大？比较时显然应该在相同的输出滤波电容和负载电压电流情况下，并且都在电感电流连续情况下进行比较。

1、理想的Boost电路，如果开关管始终关断，那么输出电压与输入电压之间只有电感和二极管，忽略二极管压降(理想二极管)和电感的直流电阻(理想电感)，输出电压等于输入电压。同样，理想的Buck电路，如果开关管始终导通，输出电压也等于输入电压。

2、实际电路中，如果Boost电路中的开关管始终导通，在输入电压作用下，电感和开关管中电流必定先是线性上升，然后由于电流过大而烧毁(可能电感和开关管都烧毁)。如果Buck电路中开关管始终关断，那么输出端电压始终为零。

3、理想的Boost电路，开关管关断时两端电压等于输出电压。理想的Buck电路，开关管关断时两端电压等于输入电压。

4、理想的Boost电路，开关管由导通转入关断时电感中电流达到最大(从电感电流波形中可以看出)。

其实，只要仔细阅读了《双向直流变换器》一书，《双向直流变换器》式(2.29)就已经给出Boost电路在电流连续情况下，开关管中电流最大值如下图公式

《双向直流变换器》式(2.50)给出在电流断续情况下，开关管中电流最大值如下图公式

式中Vin为输入电压，Vo为输出电压，Lf为电感量，f为开关频率，Dy为占空比。

可能有不少网友对这些代数公式很厌烦。其实，只要稍加变换，就可以很清楚地看出其物理意义。

既然f是频率，那么1/f就是开关周期T。再乘以占空比Dy，就是开关管导通时间Ton。所以上式就是电感Lf中电流从零开始在输入电压Vin作用下，在导通时间内上升到的数值。如下图

至于Buck电路开关管中电流最大值，电感中电流连续情况参看《双向直流变换器》式(2.3)，电感中电流断续情况参看式(2.13)前四行。

这些公式繁多，我们根本不必记忆这么多公式，只要理解其物理意义就够了。需要用到这些公式时，我们知道到哪里去找这些公式就行。

5、Boost电路中，二极管需要承受的反向电压发生在开关管导通时，最大等于输出电压。一个周期内通过二极管的平均电流显然就是Boost电路输出电流。

6、假定电感电流连续。Buck电路输出滤波电容上端总有电感电流流入，电感电流不足以供给输出电流时由电容补充。但在Boost电路中，在开关管导通时二极管中电流为零，输出电流完全由电容放电供给。所以，在其它条件相同(输出电流相同、输出滤波电容容量相同，等等)时，Boost电路输出的纹波比Buck电路要大一些。

第05次活动，请各位阅读《开关电源设计 第三版》第1章第1.5节“反极性Boost调整器”。这本书对此电路讲得比较简略，只讲了电感电流连续工作状态，而且把这种电路归类于Boost电路的变形。

实际上，这种电路在各种教材中名称各不相同，也有教材称为Buck/Boost电路，或者称为反转电路。至于Buck电路，有教材称为降压变换器，英文称为step-down电路。Boost电路则称为升压电路,英文称为step-up电路。

建议同时阅读《双向直流变换器》的2.1.3节“Buck/Boost直流变换器”。在那本书中同时讲到了buck/Boost变换器的两种工作状态：电流连续工作状态和电流断续工作状态。此书对Buck/Boost电路讲得比较详细。

第05次思考题

1、我们在第04次思考题中已经知道：理想的Boost电路，开关管关断时两端电压等于输出电压。理想的Buck电路，开关管关断时两端电压等于输入电压。那么，理想的Buck/Boost电路，开关管关断时两端承受的最大电压是多少？

2、在工频变压器半波整流电路中，通常整流管负极联接一个电容到地，即电容一端联接整流管，另一端联接输出负端。为什么Buck电路不能如下图中C2那样联接？这样不是滤波更彻底吗？

3、我们已经讨论了三种非隔离开关电源，分别是Buck电路、Boost电路和Buck/Boost电路，如下图：

我们看到：这三种不同电路之间的区别仅在于开关管、二极管和电感的位置不同。

但是，三个不同的物体，放在三个不同的位置，一共有六种可能(3的全排列，即3的阶乘，3！)。

你能不能找到开关管、二极管和电感位置不同的其它三种非隔离开关电源电路？注意：输入与输出之间必须具有公共端。

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