降壓/升壓轉換器提供的電壓既可高于輸入電壓，也可低于輸入電壓。如果設計方案的輸入電壓會劇烈變化，或者如果其負載電壓會變化，則該特性就有用武之地。

　　要 點

　　·降壓/升壓轉換器在汽車、消費類電子產(chǎn)品和其它應用中找到了用武之地。

　　·簡單的降壓/升壓轉換器和 Cuk 轉換器使輸入電壓逆變。

　　·SEPIC（單端初級電感轉換器）和四開關同步 H 橋降壓/升壓轉換器不會使輸入電壓逆變。

　　·許多公司在為手持系統(tǒng)市場生產(chǎn)同步四開關降壓/升壓轉換器。

　　·多數(shù)降壓/升壓體系結構具有 80% ~ 85% 效率，而同步四開關拓撲結構的效率高于 92%。

　　降壓/升壓轉換器拓撲結構適合多種應用。不論是用電池給電池充電，為一串LED供電，還是依靠單節(jié)電池運行手持設備，降壓/升壓拓撲結構均能提供一種重要的設計技巧。不論是需要低成本、高效率，或是低噪聲，降壓/升壓拓撲結構的某個版本均能解決問題。并且，如果降壓/升壓設計是為多種產(chǎn)品工作，則能省卻為每個負載電壓設計單獨電源的大量工作。然而，正如任何類型的設計一樣，降壓/升壓轉換器也有自己的設計難題。

　　例如，降壓/升壓轉換器的一種常見應用：電池對電池充電，比如用車載電池給10.8V鎳金屬氫化物電池（NiMH）充電（圖1a）。乍一看，人們也許會認為可使用低壓差線性穩(wěn)壓器來執(zhí)行這項任務，這是因為穩(wěn)壓器的10.8V電壓接近12V鉛酸電池的電壓。但是，如果車正在行駛，則電池的充電電壓為13.75V~14.2V，表明也許需要使用開關穩(wěn)壓器來防止功率損耗。人們也許仍然認為簡單的降壓穩(wěn)壓器應該能夠勝任這項工作。然而，鎳金屬氫化物電池是從恒定電流接收電荷，因此它們的電芯電壓升至每芯1.4V~1.6V。因此，對于9芯10.8V電池組，電荷終結電壓必須達到12.6V。能在100mV壓降情況下供電的現(xiàn)代同步降壓穩(wěn)壓器也許仍能做這項工作，但該方法假定車在行駛。然而，在轎車診斷測試儀器的真實應用中，必須假設一些車沒有啟動。鉛酸汽車電池在13V~14V充電，而無負載電壓為12V。顯然無法用12V電源和降壓穩(wěn)壓器把9芯鎳金屬氫化物電池充到其12.6V終結電壓。

　　汽車測試儀器應用也許很深奧，但系統(tǒng)設計者面臨一個常見得多的問題：如何用一個鋰離子電芯為3.3V手持電子系統(tǒng)供電（圖1b）？想想使用Windows的手持電腦。它的存儲器等數(shù)字電子部件必須依靠3.3V電源工作，而一個鋰離子電芯提供3V~3.7V電力，因此讓3.3VIC以3V運行也許很誘人。然而在電源電壓范圍方面，數(shù)字工藝不如模擬工藝寬松，以至于一些制造商拒絕說明芯片在3V的特性。

　　另一種方法是采用兩個鋰離子電芯，然而，該方法有一些劣勢。首先，應想到作為電源，電池的問題比電芯多。人們必然會擔心可靠性：如果任何一個電芯由于斷路而失效，則系統(tǒng)會喪失電力。如果任何一個電芯短路，則內(nèi)部易熔元件會熔斷——希望熔斷不會引發(fā)火災。無論如何，短路之后產(chǎn)品都無法正常工作。同樣麻煩的是電芯電荷平衡問題。由于電池是金屬電鍍裝置，因此通過把鉛、鋰或鎳從陰極電鍍到陽極來給它們充電。在給電池放電時，金屬或金屬離子從陽極向陰極放電。給電池重新充電時會出現(xiàn)另一個問題：如果一串電芯中的某一個接受的電荷較少，則它會限制電池組的輸出。使用兩個鋰離子電芯時，該方法將把充電電壓限制在8.4V。但該方法不保證每個電芯剛好4.2V。為了保證上述電壓值，就必須實現(xiàn)復雜而昂貴的電荷平衡電路，它們以最優(yōu)電壓給每個電芯充電和放電。因此，多數(shù)現(xiàn)代手持產(chǎn)品均使用單一電芯。由于鋰離子電芯輸出3V~3.7V，因此降壓/升壓轉換器適用于那些需要3.3V的手持設備。

　　降壓/升壓轉換器還可廣泛用于汽車LED驅(qū)動器（圖1c）。它們有著與汽車測試儀器相同的電池電壓范圍問題。實際上，汽車方面的用途存在更重要的約束條件。汽車在啟動時，在轉動發(fā)動機時，電池可能會降至8V。汽車測試儀器用充電電路的工作時間必須比汽車啟動時間更長。然而，如果電源轉換器在操作一串制動燈，人們不會希望由于輸入電壓擺動而使電路的輸出下降。降壓/升壓體系結構能處理上述冷啟動周期以及來自箝位負載陡降事件的40V瞬態(tài)。

　　一種類似應用正在推動手機中的LED閃光裝置的發(fā)展（圖1d）。LED的正向電壓可能高于或低于單芯鋰離子電芯。降壓/升壓拓撲結構確保閃光LED總能接收相同電流，無論電池狀態(tài)如何，也無論LED的任何工藝變化改變了它的正向電壓。凌力爾特公司（LinearTechnology）設計經(jīng)理SamNork說：“看看LED用作閃光燈的手機相機，也許你可以驅(qū)動0.5A流過LED。在這些條件下，LED的正向電壓降約為3.6V。根據(jù)溫度、元件變化和電池條件，如果你希望降壓/升壓轉換器獲得最佳性能，那么這就是一種經(jīng)典情況。”這些設計優(yōu)點適用于用鋰離子電芯供電的LED閃光燈。

　　在處理變化幅度大的輸入電壓時，人們也許會考慮采用降壓/升壓轉換器，而它們在輸出電壓隨元件變化而改變的應用中也很好用。Supertex公司應用工程師RohitTirumala指出，一些普通照明使用的是廉價的24V“磚塊”電源。雖然LED串的輸入電壓得到相當程度的穩(wěn)壓，但輸出電壓可能因元件不同而明顯變化。他說：“由于LED電壓的變化，LED串也許需要降壓或升壓。例如，每個LED的變化幅度可能達1V。正向電壓可能是3V至4V，因此包含6個LED的串也許需要18V~24V。”

　　AnalogDevices公司產(chǎn)品營銷經(jīng)理BrianWengreen指出：松下和其它鋰離子電池制造商正在創(chuàng)造改良的電池化學類型，它們在電池從3V放電至2.5V時會產(chǎn)生更多能量。他說：“依靠單個鋰離子電芯工作的手機或照相機也許有變焦鏡頭或某種傳動器，它需要穩(wěn)定電壓向機械系統(tǒng)提供扭矩。”這些照相機制造商在這種情況下使用降壓/升壓轉換器，這是因為它們能“榨干”電池的最后一點能量。

　　這些例子表明降壓/升壓轉換器如何在輸入電壓和輸出電壓要求都變化時供電。這些轉換器也是通用的。Tirumala說：“一些工程師想擁有使用相同電源的不同產(chǎn)品型號。某個型號也許使用四個LED，某個型號也許使用六個LED。它們能使用相同的降壓/升壓電源，因此成本會下降，而批量會上升。”他還指出：在人們使用整流交流電波形作為輸入電源時，降壓/升壓轉換器很好用（圖1e）。此類應用之一是用LED取代MR16等無處不在的12V鹵素燈泡。鹵素燈具用交流或整流交流波形驅(qū)動燈泡。在LED燈泡的基座中使用降壓/升壓電路，設計者就能在輸入電壓變化時確保更恒定的平均電流。