【干货分享】DCDC常用拓扑Boost、Buck-Boost、Sepic区别对比

工程师们在做电源设计时经常会有升压的需求,而常用的Boost、Buck-Boost、Sepic拓扑均可实现升压,哪个拓扑比较好,他们之前又有什么区别呢?
先来简单了解一下这三种拓扑的基本原理
Boost


在一个周期内,当MOS管Q1导通时,二极管截止,输入给电感储能,输出需要的能量靠输出电容维持;当MOS管Q1关断时,续流二极管导通,输入源和电感共同给输出提供能量
通过理论推导可以得到,Boost的输入输出电压公式为:
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D为占空比,也就是MOS管Q1的导通时间占开关周期的比例。
电感电流平均值为:
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Io为输出电流,下同。
需要的MOS和二极管耐压等级至少为Vo

Buck-Boost


注:此拓扑出的是负压,4开关的buck-boost可实现正压的升降压。
在一个周期内,当MOS管Q1导通时,二极管截止,输入给电感储能,输出需要的能量靠输出电容维持;当MOS管Q1关断时,续流二极管导通,储能电感给输出提供能量
Buck-Boost的输入输出电压公式为:
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Buck-Boost的电感电流平均值为:
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需要的MOS和二极管耐压等级至少为Vin+Vo

Sepic
一些工程师朋友可能对Sepic不太了解,MPS之前出了一篇微信文章专门讲解Sepic,感兴趣的可以点击下方链接。


基本拓扑如下:

相比Boost和Buck-Boost,Sepic多了一个储能电感L2和一个隔直电容C1。
Sepic的输入输出电压公式与Buck-Boost相同,为:
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靠近输入端的电感L1电流平均值为:
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靠近输出端的电感L2电流平均值为:
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需要的MOS和二极管耐压等级至少为Vin+Vo,隔直电容的耐压等级至少为Vin

取Vo=2Vin的情况做比较,可以得到三种拓扑电感电流的波形如下:

同种条件下Boost拓扑上电感电流的平均值会低于Buck-Boost和Sepic,MOS管和二极管上的平均电流也会更低。而Buck-Boost的电感电流平均值为Sepic拓扑的两个电感平均电流之和。
有如下结论:单纯的升压应用,选择Boost拓扑需要的器件耐压更低,同器件下发热量更小,可以尽量选用Boost拓扑来做。而需要升降压的场合则需要选用Buck-Boost或Sepic。两开关的Buck-Boost只能出负压,可以用在输出负载和系统不共地的场合。4开关的Buck-Boost需要4个MOS或者两个MOS两个二极管,相对来说成本更高一些。而Sepic需要两个功率电感还需要多加一个隔直电容,会占用更大的板面积。

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厉害了 :+1:

1.单纯的升压应用,选择Boost拓扑需要的器件耐压更低,同器件下发热量更小,可以尽量选用Boost拓扑来做。
2.而需要升降压的场合则需要选用Buck-Boost或Sepic。
3.两开关的Buck-Boost只能出负压,可以用在输出负载和系统不共地的场合。
4.4开关的Buck-Boost需要4个MOS或者两个MOS两个二极管,相对来说成本更高一些。
5.而Sepic需要两个功率电感还需要多加一个隔直电容,会占用更大的板面积。
满满的都是干货,但是Sepic拓扑确实是第一次听说,这个用的不多吧?

干货分享,期待带来更多的干货知识

Sepic相比buck-boost确实用的少一些。主要是外围两个电感加上隔直电容占板面积不小,不过可以用耦合电感来减小电感尺寸,但是功率也很难做到很大。Sepic还有一个方便之处是可以用很多现成的Boost芯片直接改。
相比之下MOS更容易集成进芯片,4开关的Buck-Boost集成度高稳定性也更好,且在输入输出电压有一定差距的时候可以使其工作在Buck或者Boost模式以降低损耗,因此是更推荐的方案。

厉害了,很好的分享,MOS确实是更容易集成进芯片,我个人觉得更推荐。