一、BUCK-BOOST电路的基本概念
BUCK-BOOST电路是一种直流-直流（DC-DC）转换器，能够实现输入电压的升压或降压输出。也就是说，无论输入电压高于、低于还是等于输出电压，BUCK-BOOST电路都能提供稳定的输出电压。这使得它在电源管理中非常灵活，适用于电池供电、太阳能系统等场景。
BUCK-BOOST原理图
关键特性：
输入电压范围广：可以处理输入电压高于或低于输出电压的情况。输出电压极性：传统BUCK-BOOST电路的输出电压通常是负的（相对于输入），但通过改进设计（如非隔离或隔离型）可以实现正输出。效率：依赖于开关频率、元件选择和负载条件，通常在70%-95%之间。
二、电路的基本结构
BUCK-BOOST电路的核心是一个开关电源拓扑结构，通常包含以下元件：
开关元件（Q）：如MOSFET或BJT，用于控制能量传输。电感（L）：储存和释放能量。二极管（D）：提供电流单向导通路径。电容（C）：平滑输出电压。负载（R）：接收输出能量。
在实际设计中，开关通常由PWM（脉宽调制）信号控制，二极管也可以替换为同步整流MOSFET以提高效率。
三、工作原理
BUCK-BOOST电路通过开关的导通和关断控制电感中的能量流动，从而调节输出电压。其工作分为两个主要阶段：
1. 开关导通（ON状态）
电流路径：输入电压通过开关Q流向电感L，电感储存能量，电流线性增加。电感电压：VL = Vin（忽略开关压降）。输出端：此时二极管D反向偏置，电容C向负载供电，输出电压由电容维持。能量变化：电感磁场能量增加。
开关导通（ON状态）
2. 开关关断（OFF状态）
电流路径：开关断开后，电感L中的电流无法突变，通过二极管D流向输出端和电容C。电感电压：VL = -Vout（忽略二极管压降），电感释放能量。输出端：电感向电容充电并为负载供电。能量变化：电感磁场能量减少。
开关关断（OFF状态）
3. 占空比（Duty Cycle, D）与电压关系
输出电压与输入电压的关系由占空比决定： 其中：
D 是开关导通时间占整个周期的比例（0 < D < 1）。输出电压为负，幅度由D D D调节：
当D<0.5 ， ∣Vout∣
四、工作模式
BUCK-BOOST电路根据电感电流的连续性分为两种模式：
连续导通模式（CCM）：
电感电流始终不为零，适用于较大负载。输出电压纹波较小，效率较高。
连续导通模式下电流和电压波形
断续导通模式（DCM）：
电感电流在开关周期内降至零，适用于轻载。输出纹波较大，设计需考虑额外控制。
断续导通模式下电流和电压波形
模式的选择取决于电感值、开关频率和负载电流。
五、优缺点
优点：
输入电压范围宽，适应性强。电路结构简单，元件较少。可实现升降压功能。
缺点：
输出电压为负（传统拓扑），需额外设计实现正输出。开关和二极管承受较大电压应力（Vin + Vout）。效率可能低于专用BUCK或BOOST电路。
六、改进与变种
正输出BUCK-BOOST：
使用四开关拓扑（如H桥）或变压器隔离实现正输出。
同步整流：
用MOSFET替换二极管，减少导通损耗。
SEPIC电路：
一种改进型BUCK-BOOST，提供正输出且输入输出共地。
Cuk电路：
另一种变种，输出负电压，但纹波更小。
七、应用场景
电池供电设备：
如手机、笔记本电脑，电池电压随放电变化，BUCK-BOOST确保稳定输出。
太阳能系统：
光伏电压波动大，需升降压调节。
汽车电子：
处理12V电池在启动或充电时的电压变化。
便携式充电器：
适配不同输入输出需求。