降壓-升壓轉換器是一種DC-DC轉換器，它使用降壓和升壓轉換器的相同概念，但采用簡化的組合電路。顧名思義，buck-boost轉換器的主要特點是即使輸入電壓低于輸出電壓也能使輸出電壓恒定，這意味著該電路可以根據(jù)輸入電壓在buck和boost模式下工作。在我們之前的一篇文章中，我們還使用XL6009 IC構建了一個非反相降壓-升壓轉換器，如果感興趣，您也可以查看一下。

在本文中，我們將了解，設計，計算和測試一個基于流行的TL494 IC的基本大功率逆變降壓轉換電路，最后，將有一個詳細的視頻顯示該電路的工作原理。所以，事不宜遲，我們直接開始吧。

反相Buck-Boost轉換器是如何工作的?

降壓-升壓變換器是一種DC-DC變換器，它的輸出電壓大小不同。根據(jù)PWM脈沖和負載情況，輸出電壓可以大于小于或等于輸入電壓。Buck-boost變換器與反激變換器非常相似，但Buck-boost變換器使用單個電感而不是變壓器。它們有兩種不同的拓撲結構：反相Buck-Boost轉換器和非反相Buck-Boost轉換器。在這個項目中，我們將只討論非反相降壓升壓變換器。非反相降壓升壓變換器的基本原理圖如下所示。

正如你在上面的圖像中所看到的，反相轉換器的輸出與輸入完全相反。我們得到的不是VCC，而是接地，我們得到的不是接地，而是VCC，那么電壓是如何反轉的呢?要回答這個問題，我們需要知道這個電路的工作原理。

如圖所示，該電路由電感、二極管、作為開關的MOSFET和電容器組成。我們用一個開關信號來操作這個電路。由于使用的MOSFET是p溝道MOSFET，當脈沖低時它打開，當脈沖高時它關閉?，F(xiàn)在，當MOSFET打開時，電感充電并建立其能量;當這種情況發(fā)生時，二極管阻止電容器充電。

現(xiàn)在，當MOSFET關閉時，線圈的能量被轉移到電容器中，從電容器流向負載，但由于二極管以相反的方向連接，電壓的極性現(xiàn)在與輸入相反，這就是為什么它被稱為反相降壓-升壓轉換器。

構建基于TL494的Buck-Boost轉換器所需的組件

下面列出了構建基于TL494的Buck-Boost轉換器所需的組件。在這個項目中使用的組件是非常通用的，你可以在你當?shù)氐膼酆蒙痰暾业剿麄冎械拇蠖鄶?shù)。

?IC TL494 PWM控制器- 1

?Irfz44n most - 1

?220 uH電感- 1

?LM358運算放大器- 1

?MBR20100CT二極管- 1

?5.08mm螺釘端子- 2

?1000uF，25V電容- 2

?1000uF，63V電容- 1

?2.2nF電容器- 1

?R560電阻- 2

?2.2K電阻，1% - 2

?4.7K， 1%電阻- 1

?10K， 1%電阻- 6

?50K電阻- 1

?10K Trim-Pot - 1

?PCB板

基于TL494的Buck-Boost轉換器原理圖

基于TL494的反相Buck-Boost轉換器的完整電路圖如下所示。

這個電路的工作原理很簡單。電路分為三部分，第一部分是TL494 PWM控制器。我們使用TL494 PWM控制器來驅動MOSFET。該IC配置為以100KHz開關頻率切換，適用于這種類型的應用。如果您想了解更多關于TL494 IC及其配置的信息，請查看我們之前關于基于TL494的Buck轉換器的項目，我們已經(jīng)詳細討論了TL494 IC。接下來，我們要介紹的是負責buck-boost操作的電路。

正如您在上面左側的原理圖中所看到的，我們的反相降壓升壓轉換器使用p溝道MOSFET作為開關，但p溝道MOSFET的一大缺點是其內(nèi)阻。如果我們考慮一個通用的IRF9540 p溝道MOSFET，它的內(nèi)阻是0.22R或220ms，但如果我們考慮它的互補n溝道的IRF540，它的內(nèi)阻是0.077R或77ms，比p溝道小3倍。這就是我們決定修改電路的原因。我們這樣做是為了使用n溝道MOSFET來驅動電路，左邊的上述簡化電路正好顯示了這一點。它使用n溝道MOSFET而不是p溝道1。

電路的最后一部分是差分放大器。差分放大器接收兩個電壓值，找出這兩個值之間的差值，并將其放大。由此產(chǎn)生的電壓可以從輸出引腳獲得。在之前的一個項目中，我們建立了一個電壓減法電路，我們使用了一個差分放大器，并解釋了它的所有細節(jié)，所以如果你想學習差分放大器的工作原理，請查看。

最后，電阻R19和R20形成一個分壓器，將電壓反饋到TL494 IC的引腳1，該引腳1根據(jù)負載情況調(diào)節(jié)PWM脈沖。

基于TL494的Buck-Boost轉換電路的PCB設計

我們的Buck-Boost轉換器電路的PCB設計在單面板上。我用Eagle來設計我的PCB，但是你可以使用你選擇的任何PCB設計軟件，Eagle生成的2D圖像如下所示。

正如你可以看到在板的底部，我已經(jīng)使用了一個厚的接地面，以確保足夠的電流可以通過它。電源輸入在板的左側，輸出在板的右側。完整的設計文件以及TL494升壓轉換器原理圖可以從下面的鏈接下載。

下載基于TL494的Buck-Boost轉換器電路的PCB設計GERBER文件

手工制作的電路板:

為了方便起見，我制作了我的手工版PCB，如下所示。我在制作這個PCB時犯了一些錯誤，所以我不得不使用一些銅線作為跳線來修復它。

這個過程完成后，我的板子看起來是這樣的。

基于TL494的降壓-升壓轉換電路測試

注意：當?shù)谝淮螢檫@個電路供電時，一定要使用恒流電源來限制電流，或者你可以使用一堆功率電阻來限制電流。如果PWM控制器的輸出高，則MOSFET處于ON狀態(tài)，所有電流將流過電感，并且它將通過MOSFET接地，MOSFET將燒毀。

如您所見，上面的測試設置是用來測試電路的。ATX PC電源用于為電路供電，這就是輸入電壓保持在12V的原因。您還可以看到電路目前在升壓模式下運行，因此在這種情況下輸出保持在18伏，并且我已將最小負載附加到電路上，并且在這種情況下它正在繪制約100mA。

上圖顯示，該電路在最小負載條件下可以達到2.12V的最小電壓。

上圖顯示了用于確定電源效率的測試電路?？梢钥吹?，輸出電壓為37.22V，輸出電流為1.582安培。我使用了三個電阻串聯(lián)作為負載，總輸出功率為58.8瓦。

當負載電阻連接時，我已將萬用表連接到電路的輸入端以測量輸入電流，輸入電流為5.5A，如果我們將ATX電源的輸出電壓設為12V并將其與電流值相乘，我們將得到66.2W的輸入功率。因此，電路的效率為(58.8/66.2)x100 = 88.8%。

進一步增強

這個TL494降壓升壓轉換電路僅用于演示目的，因此在電路的輸出部分沒有添加保護電路。

?必須加一個輸出保護電路來保護負載電路。

?電感器需要浸入清漆中，否則會產(chǎn)生可聽到的噪音。

?一個高質量的PCB與適當?shù)脑O計是強制性的。

?可以修改開關晶體管以增加負載電流。

本文編譯自circuitdigest