首先，對三種英文名稱進行一個簡單的翻譯：

BULK——降壓

BOOST——升壓

BULK-BOOST——升降壓

對三種電路的共性進行一個研究，就會發現： 三種電路拓撲都是用最簡單的電路元件構成的：電容、電感、二極管、MOS管（或三極管），無需復雜的運算放大器結構。 這不僅節約了成本，也為電路選型和拓展提供了更多可能性。

1、BUCK電路拓撲

BUCK電路拓撲示意圖

如圖所示即為BUCK電路（降壓）的拓撲示意圖，其中 開關部分往往使用PWM控制的MOS管進行開關控制實現 （這也是為什么這類電路叫做開關電源的原因）。

接下來，將對開關開啟和關斷時電路的情況進行分別討論，并解釋電路降壓的工作原理。

當開關管關閉時，

電感被輸入端施加的電壓充電（充磁），此外輸入電壓會施加到電容上，進而為電阻提供電壓。由于電感會阻止自身兩端電壓的突變，所以傳遞給輸出部分的只是一部分電壓。輸出電壓逐漸升高，直到電感充電（充磁）完畢，輸出電壓升高至與輸入電壓相等。

當開關管開啟時，

上一過程被充電（充磁）的電感開始釋放能量，根據楞次定律：電感流出的電流由電感右側出發回到電感左側，故二極管正向導通（上一過程二極管反向截止）。輸出電壓逐漸降低，直到電感放電完畢，輸出電壓降低至0。

開關過程循環往復，輸出電壓一直在輸入電壓以下做波動（電容起到濾波的作用，可以減小紋波），從而實現降壓的目的。

輸出電壓與輸入電壓關系的計算，【 注意以下計算在CCM模式下進行，什么是CCM在之后會進行敘述】

設開關管的開啟時間為t on ，關閉時間為t off ，那么占空比D為：

2、BOOST電路拓撲

BOOST電路拓撲示意圖

如圖所示即為BOOST電路（升壓）的拓撲示意圖，BOOST電路與BULK電路的拓撲非常類似，只是電感、開關管、二極管進行了換位。接下來，將對開關開啟和關斷時電路的情況進行分別討論，并解釋電路升壓的工作原理。

當開關管關閉時，

輸入電壓為電感充電（充磁）。由于二極管的作用，電容電壓不會通過短路發生泄放。輸出部分的電壓由輸出電容的電壓維持。

當開關管打開時，

輸出電壓由兩部分組成，一部分是輸入電壓，另一部分是上一過程中電感充電（充磁）的電壓。輸出電壓由2倍輸入電壓逐漸降低至輸入電壓。此過程同時還會給電容充電，以使得開關管關閉時輸出電壓仍能得到短暫維持。

開關過程循環往復，輸出電壓一直在輸入電壓以上做波動（電容起到濾波的作用，可以減小紋波），從而實現升壓的目的。

輸出電壓與輸入電壓關系的計算，【 注意以下計算在CCM模式下進行】

設開關管的開啟時間為t on ，關閉時間為t off ，那么占空比D為：

3、BULK-BOOST電路拓撲

BUCK-BOOST電路拓撲示意圖

如圖所示即為BUCK-BOOST電路（升降壓）的拓撲示意圖，BUCK-BOOST電路與BULK電路的拓撲非常類似，只是電感、二極管進行了換位。接下來，將對開關開啟和關斷時電路的情況進行分別討論，并解釋電路升降壓的工作原理。

當開關管關閉時，

輸入電壓為電感充電（充磁）。由于二極管的作用，電容電壓不會通過短路發生泄放。輸出部分的電壓由輸出電容的電壓維持。

當開關管打開時，

輸出電壓由電感完全提供，電感輸出的電壓同時施加在了輸出端和輸出電容上，以短暫維持開關管關閉時的輸出電壓。特別需要注意的是， 電感的電流流向導致輸出端的極性與輸入端的極性相反 。

開關過程循環往復，輸出電壓一直在輸入電壓以上或以下做波動（電容起到濾波的作用，可以減小紋波），從而實現升壓或降壓的目的。

輸出電壓與輸入電壓關系的計算，【 注意以下計算在CCM模式下進行】

設開關管的開啟時間為t on ，關閉時間為t off ，那么占空比D為：

4、什么是CCM模式？

在前文中，我們多次提到了 CCM模式 ，那么什么是CCM模式呢？

CCM模式的全稱為電流連續工作模式(Continuous Conduction Mode)，電流連續是針對電感電流的連續性來討論的。

在前面的分析中，我們也知道了開關管開啟和關閉會導致電感電流發生變化。 當電感電流在下降過程中還未下降到0便又被拉高的情形，我們便稱為CCM模式 。也即電感沒有經過“復位”的過程，電感磁通從未降低到0。

CCM示意圖

由于CCM模式下，電感電流是連續的，所以可以采用伏秒平衡原理來對電感電流進行計算。

**除了CCM模式，還有兩種模式也比較常見，DCM模式和BCM模式。**其中， DCM模式全稱為電流不連續工作模式(Discontinuous Conduction Mode) ， BCM模式全稱為臨界導通模式(Boundary Conduction Mode) 。

DCM模式即電感經歷了“復位”的過程，電感磁通有下降到0的情況。

DCM示意圖

DCM模式即電感在“復位”的瞬間，電感又被充磁。這個過程往往需要一個MOS管來進行控制。

BCM示意圖

5、元器件選型指南

選型指南將分別對電路系統中出現的元器件逐個進行介紹：

對于功率電感的選型，

對于大多數應用，建議使用1μH至10μH的電感器，其直流電流額定值至少比最大負載電流高25％。

為了獲得更高的效率，請選擇一個直流電阻較低的電感器。電感值越大，紋波電流越小，輸出紋波電壓越低，但物理尺寸越大，串聯電阻越大，飽和電流越小。

確定電感器值的一個好的規則是允許電感器紋波電流約為最大負載電流的30％。

對于濾波電容的選型，

輸入電容器可以是電解電容，鉭電容或陶瓷電容，使用低ESR的電容。

**當使用電解電容器時，應在靠近輸入的地方放置兩個額外的優質陶瓷電容器。 **

對于續流二極管，

當開關斷開時，輸出整流二極管將電流提供給電感器。

為了減少由于二極管正向電壓和恢復時間而造成的損耗，請使用 肖特基二極管 。

選擇一個二極管，其 最大反向電壓額定值大于最大輸入電壓 ，并且其 電流額定值大于最大負載電流 。