降壓-升壓轉換器是一種DC-DC轉換器，使用降壓和升壓轉換器的相同原理，采用簡化的組合電路。

降壓-升壓轉換器的主要特點是即使輸入電壓低于輸出電壓，也能保持輸出電壓恒定，意味著電路可以根據輸入電壓在降壓和升壓模式下工作。

降壓-升壓轉換器主要由開關管、電感器、二極管和電容等電子元件組成。當輸入電壓通過開關管加到電感器上時，電感器存儲能量，而電流保持不變。同時，輸出電容上的電荷開始釋放，為負載提供穩定的輸出電壓。當開關管關閉時，電感器中的能量通過二極管流向輸出電容和負載，使輸出電壓逐漸升高或降低。

降壓-升壓轉換器與反激式轉換器非常相似，但降壓-升壓轉換器使用單個的電感而不是變壓器。

降壓-升壓轉換器有兩種不同的拓撲結構：反相降壓-升壓轉換器和同相降壓-升壓轉換器。

降壓-升壓轉換器的技術原理

降壓-升壓轉換器相當于使用單個電感器的反激式轉換器，它們具備兩種主要拓撲結構：反相和同相。反相型的輸出電壓極性與輸入相反，而同相型的輸出與輸入電壓極性相同。這種拓撲結構使得降壓-升壓轉換器能夠在不同應用中靈活使用，尤其是在需要負輸出電壓的場景中。

降壓-升壓轉換器選型

1 輸出電壓范圍 (最大和最少的輸出電壓) 和轉換器輸出類型

降壓-升壓轉換器可以支持固定或可調的輸出電壓，也有可編程類型。

2 開關頻率

低功耗降壓-升壓轉換器通常在500kHz至3MHz之間工作。

3 軟啟動

具有 “軟啟動”功能很重要，這使得輸出電壓以可控方式緩緩上升，從而避免啟動時出現輸出電壓過沖現象。

4 靜態電流 (Iq)

5 空占比 (D)

占空比 = 開關開通的時間/ 工作同周期。開通和關閉開關影響了電感能量的儲存和釋放，從而影響輸出的電壓。

工作過程

在降壓-升壓轉換器中，當開關管導通時，輸入電壓加在電感器兩端，使電感器存儲能量。同時，由于二極管的反向截止特性，輸出電壓保持不變，負載正常工作。當開關管關斷時，電感器釋放能量，電流通過二極管流向輸出電容和負載。由于電感器的能量傳遞特性，輸出電壓的大小取決于電感器的能量傳遞和輸出電容的放電。在電感器釋放能量的過程中，輸出電壓逐漸升高或降低，直到達到期望的輸出值。

應用場景

降壓-升壓轉換器在多種應用場景中具有廣泛的應用價值。例如，在一些需要將高電壓轉換為低電壓的場景中，如電動車充電器、LED照明等，降壓-升壓轉換器可以提供靈活的電源管理方案。此外，在一些需要將低電壓轉換為高電壓的場景中，如無線充電、USB快充等，降壓-升壓轉換器也可以提供優化的電源管理方案。

優勢與挑戰

降壓-升壓轉換器的優勢在于其靈活性和效率。通過改變開關管的占空比或頻率，可以方便地調節輸出電壓的大小，滿足不同應用的需求。且由于其結構簡單、體積小、重量輕等特點，降壓-升壓轉換器在便攜式電子設備和移動設備等領域中具有廣泛的應用前景。

降壓-升壓轉換器的另一大優勢是其高效率和對外部元件需求的減少，能夠在各種輸入輸出電壓下提供高效能的轉換。這種轉換器比許多其他類型的轉換器更為經濟，但它們也有限制，比如無法實現高增益，且輸入與輸出之間沒有隔離，這在某些應用中可能是個缺點。

然而，降壓-升壓轉換器也存在一些挑戰和限制。例如，由于其工作原理涉及到電感器的能量傳遞和輸出電容的放電，因此需要選擇適當的電感和電容參數以獲得穩定的輸出電壓。此外，由于其開關管的開關動作會產生噪聲和干擾，因此需要進行噪聲抑制和電磁兼容性設計。

另外，如果考慮環保因素，還需要關注降壓-升壓轉換器的能效標準和節能要求。例如，在電動車充電器和LED照明等領域中，需要滿足更高的能效標準和節能要求。這需要進一步優化降壓-升壓轉換器的設計和制造工藝，以提高其能效和可靠性。

總之，降壓-升壓轉換器是一種具有廣泛應用價值的電源管理技術。通過對其工作原理和特點的深入了解，可以更好地應用其優勢并應對其挑戰，為各種應用場景提供更高效、更穩定的電源管理方案。同時，還需要關注其能效標準和環保要求，以推動其可持續發展和應用。