一直想設(shè)計(jì)一款反極性變換電路，奈何思路不是很多，今天偶然發(fā)現(xiàn)一款很經(jīng)典的電路，且成本較低，以這款電路作為切入，開(kāi)始本人入坑開(kāi)關(guān)電源的不歸路。

從今天開(kāi)始，依照如下方案依次更新文章，以記錄這款負(fù)電平電路的優(yōu)雅之處：

（一）敘述開(kāi)關(guān)電源的升壓電路的原理

（二）敘述降壓電路原理

（三）反極性電路工作的原理

（四）開(kāi)關(guān)電源的控制論數(shù)學(xué)模型

（五）各類(lèi)開(kāi)關(guān)電源的穩(wěn)定性分析，包括電流模控制和電壓模控制

（六）近代先進(jìn)控制理論在開(kāi)關(guān)電源上的應(yīng)用

1、boost變換器的工作原理

在說(shuō)明反極性變換器之前，我們先說(shuō)一下開(kāi)關(guān)電源的工作原理，開(kāi)關(guān)電源的作用主要是用于適配不同電平標(biāo)準(zhǔn)的器件，有升壓電路（boost變換，step up）和降壓電路（step down）。具體用于什么情形取決于電路工作的場(chǎng)景。如圖1是一種典型的開(kāi)關(guān)升壓電路，它使用與當(dāng)電源輸入電壓較低，不足以驅(qū)動(dòng)下級(jí)負(fù)載時(shí)，用于提升電壓以適配下級(jí)電壓。

圖1 升壓電路（電路本身需要升壓，所以要求V0>Vin）

這里假定mos管（N溝道增強(qiáng)型）為理想mos管，且D4為理想二極管（正向?qū)▔航禐?，反向雪崩電壓無(wú)限大，其它電參數(shù)也視為理想狀態(tài)），由于電感為理想電感，因此當(dāng)電感回到初始狀態(tài)時(shí)，電感上無(wú)能量?jī)?chǔ)存。例如電感從電流為0增加到某個(gè)電流i，然后又減小到電流為0，那么電感上在電流充放電的這段時(shí)間內(nèi)視為無(wú)能量消耗。

當(dāng)電感處于充電狀態(tài)時(shí)，進(jìn)過(guò)ton時(shí)刻后，電流將為：

此時(shí)，若MOS管關(guān)斷，且由于鉗位效應(yīng)，電感輸出端將直接與輸出電容等電位（二極管為理想二極管），根據(jù)電磁感應(yīng)定律，此時(shí)輸出電容上的電壓變?yōu)椋?/p>

toff為關(guān)斷時(shí)間

因此，當(dāng)SW1的脈沖占空比大于50%時(shí)，電路便可達(dá)到升壓的目的。

2、boost變換器的控制環(huán)路

圖2、基本的boost電路控制回路

圖2是基本boost變換電路，通過(guò)測(cè)量輸出電壓和給定電壓的差值，該差值信號(hào)送至占空比控制器，占空比控制器通過(guò)控制占空比實(shí)現(xiàn)電路的穩(wěn)壓輸出。例如當(dāng)輸出電壓降低，則和給定的電平形成較大的差值，該差值會(huì)形成對(duì)占空比的進(jìn)一步增大，使輸出電壓進(jìn)一步提升達(dá)到穩(wěn)壓的目的。至此，boost電路的基本原理分析完成，下期將更新step down電路的模型和原理。