本文是專題《Buck和Boost升降壓開關電源開環與閉環分析和設計 》的第二篇。
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Buck+Boost降壓和升壓電路開環工作原理測試：PS——Buck and Boost
1、Buck+Boost降壓和升壓電路開環工作原理分析
工作原理：當輸入電壓與輸出電壓接近時Buck降壓電路和Boost升壓電路同時工作，以限制Buck驅動信號占空比接近100%、Boost驅動信號占空比接近0%；此時將Buck電路的驅動信號設置為某一值，該值低于80%，從而Buck輸出電壓實現降壓、低于輸入電壓，Boost電路工作于升壓模式、使其輸出電壓高于Buck輸出電壓，從而實現整體電路的穩壓控制，具體電路如下圖所示。
Buck降壓電壓——開環
Boost升壓電壓——開環
主、輔、Boost驅動源
參數說明：
Duty——MCU控制Boost驅動信號占空比，
0.4(反饋保護起作用)、0.6、0.8，Duty越大輸出電壓越低、Duty越小輸出電壓越高；
Freq——MCU控制信號的頻率；
SW1——功能測試1電路狀態設置：1為功能正常、0為開路；
SW2——SW2測試電路狀態設置：1為單獨測試——Buck與Boost單獨工作、
0為聯合調試——Buck+Boost聯合工作；
DutyB——Buck降壓電路的驅動信號占空比，
DutyB越小輸出電壓越低、DutyB越大輸出電壓越高；
2、 瞬態開環測試——24V輸入、24V輸出
對電路進行時域瞬態測試，仿真設置如下圖所示，此時Duty=0.65（Boost驅動信號占空比）、DutyB=0.7（Buck驅動信號占空比）、Freq=20k、SW1=1、SW2=0（Buck和Boost聯合工作），MCU輸出信號U9RE7實現Buck的MOSFET驅動信號控制、U9RE6實現Boost的MOSFET驅動信號控制，此時輸出電壓計算值V(O1C)=VCCI1×DutyB/Duty，與測試結果23.776V基本一致；當Buck電路驅動信號占空比DutyB固定之后，Boost電路的驅動信號占空比越小輸出電壓越高、反之則越低。
瞬態仿真設置：Duty=0.65、DutyB=0.7、Freq=20k、SW1=1、SW2=0
驅動信號和輸出電壓波形
輸出電壓波形和數據：輸出電壓最大值23.776V、最小值22.314V
Buck+Boost開環聯合控制測試：PS——Buck and Boost New
1、 Buck+Boost開環聯合控制工作原理分析
工作原理：Buck+Boost開環聯合控制電路如下圖，控制信號U9RE7和U9RE6反相、分別控制Q25和Q24C同時導通和截止，從而連續工作方式時電感L7C兩端的電壓分別為V(VCCI1)和V(O1C)，根據伏秒平衡原理，此時輸出電壓V(O1C)= V(VCCI1)×(1-Duty)/Duty——通過控制占空比Duty即可以使電路降壓又可以使電壓升壓，占空比Duty（U9RE6）越大輸出電壓越低。
Buck測試電路
Boost測試電路+過壓保護
供電和驅動
參數說明：
Duty——MCU控制Boost驅動信號占空比，
0.2(反饋保護起作用)、0.4、0.6、0.8，Duty越大輸出電壓越低、Duty越小輸出電壓越高；
Freq——MCU控制信號的頻率；
SW1——功能測試1電路狀態設置：1為功能正常、0為開路；
Buck+Boost參數設置
2、Buck+Boost開環聯合瞬態測試
測試結果：輸入電壓24V、占空比Duty=0.6時的瞬態仿真設置、測試波形和數據分別如下圖所示；MCU輸出的驅動信號V(U9RE6)與V(U9RE7)反相，使得V(Q24C:g)與V(Q25:s,Q25:g)同時為高或低、控制Q24C和Q25同時導通和截止；輸入電壓VIN=24V、Duty=0.6、負載電阻RL1C=4歐姆時電路工作于斷續模式，輸出電壓最大值約為27V、最小值約為26V、略大于計算值V(O1C)= V(VCCI1)×(1-Duty)/Duty=24V；電感兩端電壓分別為23V和29V、與輸入電壓VIN和輸出電壓V(O1C)-1（1代表二極管壓降）基本一致，當Q25驅動信號V(Q25:s,Q25:g)為高時電感I(L7C)電流增大—儲能，當Q25驅動信號V(Q25:s,Q25:g)為低時電感I(L7C)電流降低—釋能。
瞬態仿真設置
驅動測試波形：V(U9RE6)與V(U9RE7)反相；
V(Q24C:g)與V(Q25:s,Q25:g)同時為高或低、控制Q24C和Q25同時導通和截止
輸出電壓、驅動電壓、電感電流與電壓測試波形與數據
3、Buck+Boost開環聯合測試——升壓與降壓測試
測試結果：輸入電壓為24V、負載電阻RL1C=4歐姆，測試占空比Duty分別為0.3、0.5、0.7時的輸出電壓，輸出電壓計算公式為V(O1C)= V(VCCI1)×(1-Duty)/Duty；輸出電壓平均值分別為43.67V、31.63V和19.4V與計算值56V、24、10存在一定差距，所以實際工作時需要進行閉環控制，但是利用該電路和控制策略能夠實現輸出電壓的升高與降低全量程調節。
瞬態仿真設置
Duty參數仿真設置
輸出電壓瞬態值
輸出電壓平均值測試波形與數據
VIN=24V、Duty=0.8、RL1C=4時的輸出電壓波形