降壓-升壓穩壓器使用兩種不同的拓撲結構制成，顧名思義，它由降壓和升壓拓撲組成。我們已經知道，降壓穩壓器拓撲提供的輸出電壓幅度低于輸入電壓，而升壓穩壓器拓撲提供的輸出電壓幅度高于所提供的輸入電壓。

例如，如果您的設備使用鋰電池供電，那么輸入電壓范圍將在 3.6V 到 4.2V 之間。如果這個設備需要兩個工作電壓3.3V和5V。然后，您需要設計一個升降壓穩壓器，將鋰電池的電壓調節為 3.3V 和 5V。因此，在本教程中，我們將學習如何構建一個簡單的升降壓穩壓器并在面包板上對其進行測試，以便于構建。該穩壓器設計用于 9V 電池，可提供 3.3V 至 12V 的寬輸出電壓，最大輸出電流為 4A。

所需組件

XL6009

10k 預設

33uH電感 - 2pcs

1n4007 - 2 個

SR160 - 1 個（最大 800mA 輸出）

10uH電感

100uF電容

1000uF電容-2個

1uF陶瓷或聚酯薄膜電容器

9V電源（電池或適配器）

面包板

面包板的電線。

XL6009 降壓-升壓穩壓器 IC

構建降壓-升壓電路的方法有很多，為了本教程，我們將使用著名的 XL6009 DC/DC 轉換器 IC。我們之所以選擇這款 IC，是因為它易于使用且對初學者友好。您還可以查看有關如何選擇開關穩壓器 IC的文章，以幫助您為您的開關設計選擇其他穩壓器。

主要元件是開關穩壓器XL6009。XL6009的管腳和規格如下圖所示。

金屬片在內部與 XL6009 驅動器 ic 的 Switching 引腳相連。引腳說明也在上表中給出。XL6009 IC的重要技術規格如下

特征

5V 至 32V 寬輸入電壓范圍

使用單個反饋引腳進行正或負輸出電壓編程

電流模式控制提供出色的瞬態響應

1.25V參考可調版本

固定 400KHz 開關頻率

最大 4A 開關電流

SW PIN 內置過壓保護

出色的線路和負載調節

EN PIN TTL 關斷能力

內部優化功率 MOSFET

效率高達 94%

內置頻率補償

內置軟啟動功能

內置熱關斷功能

內置限流功能

提供 TO263-5L 封裝

上述規格表顯示此驅動器 IC 的最小輸入電壓為 5V，最大為 32 V。此外，由于開關頻率為 400 kHz，因此可以使用更小的電感器進行開關相關用途。此外，驅動IC支持最大4A的輸出電流，可以很好地覆蓋許多高額定電流相關的應用。

使用XL6009的Buck-Boost轉換器電路

完整的升降壓轉換器電路圖如下圖所示。

對于任何開關穩壓器，電感器和電容器是主要部件。電感器和電容器在電路中的位置對于在開關狀態下為負載提供所需的功率非常重要。在這種情況下，使用了兩個電感器（l1 和 L4），它們將在此開關電路中分別支持降壓和升壓功能。L1 的 33uH 電感器是負責降壓模式操作的電感器，而電感器 L2 用于升壓模式電感器。在這里，我使用鐵氧體磁芯和漆包銅線纏繞了自己的電感器。如果您不熟悉制作自己的電感器，可以查看這篇關于電感器和電感器線圈設計基礎知識的文章開始。構建電感器后，您可以使用 LCD 儀表檢查其值，或者如果您沒有 LCR 儀表，則可以使用示波器使用諧振頻率方法 查找電感器值。

輸入電容器 C1 和 C2 用于過濾來自外部電池或電源的瞬變和紋波。電容C3，1uF，100V用于隔離這兩個電感。有一個肖特基二極管 SR160，它是一個 60V 的 1 安培二極管，用于將開關頻率周期轉換為直流電，而電容器 1000uF，35V 是用于過濾二極管輸出的濾波電容器。

由于反饋閾值電壓為 1.25V，因此可以根據該反饋電壓設置分壓器來配置實際輸出。對于我們的電路，我們使用了一個電位器 （R1） 和一個電阻器 （R2） 來提供反饋電壓。

R1 是一個可變電阻，用于設置輸出電壓。R1 和 R2 形成一個分壓器，為驅動器 IC XL6009 提供反饋。10uH電感L4和100uF電容C3用作LC濾波器。

Buck-Boost 轉換器的結構和工作

除電感器外，所有組件都應該很容易獲得。XL6009 IC 對面包板不友好。因此，我使用虛線板將 XL6009 的引腳連接到公頭引腳，如下所示。

如前所述構建電感器并創建電路。我使用面包板使事情變得簡單，但建議使用性能板。一旦完成我在面包板上的電路看起來像這樣。

當輸入電壓高于設定的輸出電壓時，電感器充電并抵抗電流路徑的任何變化。當開關斷開時，電感通過電容C3提供充電電流，最后分別由肖特基二極管和電容C4整流平滑。驅動器通過分壓器檢查輸出電壓，并根據反饋電路輸出跳過開關周期以同步輸出電壓。

當輸入電壓低于輸出電壓并且電感器 L2 充電并在關斷條件下提供負載電流時，在升壓模式下也會發生同樣的事情。

XL6009升降壓轉換器電路測試

該電路在面包板上進行了測試。請注意，我們在面包板上構建電路僅用于測試目的，在面包板上加載電路時不應超過 1.5A。對于更高電流的應用，強烈建議將您的電路焊接在穿孔板上。

為電路供電，您可以使用 9V 電池，但我使用的是設置為 9V 的臺式電源。

使用電位器可將輸出電壓設置為 3.3V 至 12V。從技術上講，該電路可設計用于高達 4A 的高輸出電流。但是，由于輸出二極管的限制，電路沒有滿載測試。輸出負載設置為大約 700-800mA 的電流值。如果需要，您可以更改輸出二極管以增加輸出電流。

為了測試我們的電源電路，我們使用了萬用表來監控輸出電壓，對于負載，我們使用了類似于我們之前構建的直流電子負載。如果您沒有電子負載，您可以使用您選擇的任何負載并使用萬用表監控電流。本頁底部提供了完整的測試視頻。

還注意到輸出電壓在 +/-5% 范圍內波動。這是由于電感器的高 DCR 值和 XL6009 中的散熱器不可用。足夠的散熱器和適當的組件對于穩定的輸出很有用。總體而言，該電路運行良好，性能令人滿意。

審核編輯 黃昊宇