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一.BUCK-BOOST电路工作原理
BUCK-BOOST电路通过开关管（Q1）和电感（L1）的协同工作实现升降压。开关管导通时，电感储能，输入端直接供电；关断时，电感释放能量，通过二极管（D1）为输出端供电。输出电压极性与输入相反，其大小由占空比（D）决定：
- 降压模式（D < 0.5）：输出电压低于输入电压。
- 升压模式（D > 0.5）：输出电压高于输入电压。
输出电压公式：
关键元器件选择
电感（L1）
- 感量计算：确保电流连续（CCM模式），纹波电流ΔI通常取输入输出电流之和的30%。
其中，f_sw为开关频率。 - 峰值电流：需留1.5倍余量。
二极管（D1）
- 耐压要求：需承受
，建议选择1.5倍余量。 - 平均电流：等于输出电流I_OUT。
开关管（Q1）
- 耐压要求：与二极管相同，需承受
- 电流能力：峰值电流与电感相同，平均电流等于输入电流I_IN。
输入电容（CIN）
- 纹波电流：需满足有效值要求。
- 容量计算：若允许电压跌落ΔV1，则：
设计注意事项
- 电感选择：优先考虑饱和电流和温升，避免磁芯饱和。
- 二极管选型：高温下漏电可能损坏电路，需选择低反向漏电流型号。
- 开关管驱动：确保快速开关以减少损耗，必要时加散热措施。
- 布局优化：缩短高频回路路径，降低EMI干扰。
通过合理选择元器件参数和布局，BUCK-BOOST电路可稳定实现升降压功能。
二.电路设计实例要求
输入电压范围10～14V，输出电压-5V，输出电流1A。需选择合适的芯片并计算主要元器件参数。
关键参数计算
输入功率估算：输出功率5W（-5V×1A），假设转换效率80%，输入电流最大值为0.625A（5W/0.8/10V）。
峰值电流计算：考虑15%余量，1.15×(1A+0.625A)=1.87A。
器件耐压要求：输出电压绝对值与最大输入电压之和为19V（|-5V|+14V），需选择耐压≥40V的器件。
芯片选型与拓扑选择
选用XL4201 Buck芯片（40V耐压，2A以上电流能力），配置为Buck-Boost拓扑生成负压。常规Buck-Boost输出电压公式：
其中占空比D=0.33（10V输入时D=5V/(5V+10V)）。
关键元件参数计算
电感选择
计算公式：
代入参数（纹波系数0.3，开关频率150kHz）：
选用47μH/3A电感以满足峰值电流需求。
二极管选择
肖特基二极管SS36（40V耐压，3A电流能力），满足峰值电压19V和电流1.87A要求。
输入电容计算
纹波电流有效值：
容量估算（允许0.05V跌落）：
输出电容计算
纹波电流有效值：
容量估算（允许0.05V跌落）：
选用100μF电解电容增强稳定性。
四开关Buck-Boost扩展说明
四开关拓扑支持输出电压极性可调，通过切换Buck/Boost模式实现宽输入范围：
- Buck模式（Vin>Vout）：Q1开关，Q2续流，Q3常关，Q4常通。
- Boost模式（Vin<Vout）：Q3开关，Q4续流，Q1常通，Q2常关。
- 过渡模式（Vin≈Vout）：混合控制策略确保平滑切换。
注意事项
- 功率地与信号地需分开布局，降低噪声。
- 输入/输出电容需低ESR类型，优先选用陶瓷或固态电容。
- 电感饱和电流需留50%余量，避免磁芯饱和。
- 同步整流方案（如用MOS管替代二极管）可提升效率。
简化设计流程图
- 确定需求：输入10-14V → 输出-5V/1A
- 选芯片：XL4201（Buck芯片改接为Buck-Boost）
- 算参数：占空比→电感→二极管→电容
- 选元件：47μH电感、SS36二极管、47μF/100μF电容
- 布局要点：区分地平面，缩短高频回路路径
通过上述步骤可实现高效稳定的负压转换电路。
