1、 摘要
開關電源已經深入到國民經濟的各個行業當中，設計師或是自行設計電源或是購買電源模組，但是這些電源都離不開電源的各種電路拓撲。本文先介紹了開關電源的三大基礎拓撲：buck、boost、buck-boost，並就這三者拓撲之間進行了簡單地組合，得到了非常巧妙的電路，例如：正負輸出電源、雙向電源等，能夠滿足諸如運放供電、電池充放電等某些特殊的需求。
2、 開關電源基礎拓撲
開關電源三大基礎拓撲為：buck、boost、buck-boost，大部分開關電源都是採用這幾種基礎拓撲或者其對應的隔離方式，下面以電感連續模式進行簡單介紹。
2.1 buck降壓型
buck降壓型電路拓撲，有時又稱為step-down電路，其典型的電路結構如下圖1所示：
buck電路的工作原理為：
當pwm驅動高電平使得nmos管t導通的時候，忽略mos管的導通壓降，等效如圖2，電感電流呈線性上公升，mos導通時電感正向伏秒為：
當pwm驅動低電平的時候，mos管截止，電感電流不能突變，經過續流二極體形成迴路（忽略二極體電壓），給輸出負載供電，此時電感電流下降，如下圖3所示，mos截止時電感反向伏秒為：
d為占空比，0
2.2 boost公升壓型
boost公升壓型電路拓撲，有時又稱為step-up電路，其典型的電路結構如下圖4所示：
同樣地，根據buck電路的分析方式，boost電路的工作原理為：
2.3 buck-boost極性反轉公升降壓型
buck-boost電路拓撲，有時又稱為inverting，其典型的電路結構如下圖5所示：
同樣地，根據buck電路的分析方式，buck-boost電路的工作原理為：
3、 buck與buck-boost組合
金昇陽k78系列的產品採用了buck降壓型的電路結構進行設計，是lm78xx系列三端線性穩壓器的理想替代品，效率最高可達96%，不需要額外增加散熱片，同時還兼有短路保護和過熱保護，值得說明的是它能夠完美支援負輸出。
上面提到金昇陽k78系列產品可以支援負輸出，這是怎麼做到的呢？
從上面buck電路以及buck- boost電路結構原理來看，主要的區別是兩者二極體與功率電感的位置互換。因此，若將buck電路的輸出vo引腳接成輸入的gnd，而之前的輸入gnd
就變成了負電壓輸出了，即變成了buck-boost的電路結構。對應到金昇陽k78xx-500r2系列的產品就變成了如下圖6所示的負輸出。
因此，用2只k7812-500r2的產品，實現buck與buck-boost電路相結合，可以得到±12v輸出，低的紋波和雜訊可以給運放進行供電。
需要值得注意的是，由於buck-boost電路在啟動電流會比buck電路大一些，所以會在buck-boost電壓輸入端加一些緩衝類的器件。
4、 buck與boost組合
buck與boost兩者相結合，會得到什麼樣的電路和應用呢？根據不同的控制，可以讓電源從高壓降到低壓，也可以將低壓公升到高壓，可以稱之為雙向dc-dc變換器之一，典型的應用電路如下圖：
dc-dc雙向變換器目前主要應用在各大充放電系統中，隨著儲能器件的發展得到了廣泛地應用，主要的行業在汽車電子，電梯節能系統等應用行業。
當t2管截止時，t1管與d1、l等器件構成了buck型降壓電路，可以實現對后級的負載進行供電;反之，當t1管截止，t2管與d2二極體、l等器件構成了boost公升壓電路，對前端電源進行能量補充。目前對t1和t2管的控制以模擬方式控制相對還是比較困難，均是以數字控制方式為主。
下面是將超級電容運用到電梯能量**系統中，將電機的能量在超級電容和直流母線之間進行相互傳遞，降低了能源的損耗。
由於超級電容充放電電流比較大，普通的功率mos管已經不適合使用，通常用igbt來替代，而igbt驅動在導通和關斷的響應速度上，驅動電源選擇+15v 和-9v將會是比較理想的，一方面+15v能夠完全提供正向驅動的電壓，另一方面-9v又能夠加速igbt的關斷。而qp12w05s-37是個不錯的選擇。
5、 總結
基本電源拓撲結構中buck降壓型應用最多，但是各個基礎拓撲組合使用，可以解決很多類似於正負電源供電以及雙向電源應用方面的問題。總之電源基礎拓撲結構雖老，但是實際應用卻可以千變萬化。
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