news 2026/7/17 19:56:45

BUCK、Boost电路、LTO电路拓扑工作原理以及区别

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张小明

前端开发工程师

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BUCK、Boost电路、LTO电路拓扑工作原理以及区别

BUCK 降压

核心作用: BUCK 电路本质上就是一个“智能降压器”,专门用来把较高、较粗暴的输入电压,平稳地降低到设备所需的低电压。

硬件结构: 它由MOSFET(开关管)、二极管、电感这三个核心铁三角,外加一个输出电容共同组成。

工作原理(一充一放)

  • 开关管打开时:电流流过电感。电感发挥它阻碍电流突变的脾气,死死压制住高压洪峰,让电流温柔地流向负载,同时自己把多余的能量变成磁场存起来(充能)。

  • 开关管断开时:外部电源断电,但电感为了维持电流不停,瞬间变身成新电源,把刚才存的能量释放出来,配合二极管形成续流回路,继续给负载供电(放能)。

  • 控制机制(PWM 占空比)MOSFET 开关管听从单片机(MCU)的指挥,像个高速开关一样一开一关。单片机不需要改变开关的频率,只需要改变“开”和“关”的时间比例(即占空比),就能随心所欲、精准地控制输出电压的大小。

  • 平稳输出的秘密(滤波): 正因为有了电感在中间一充一放的“缓冲”作用,再加上输出电容在末端像蓄水池一样不断地吸纳和补充,才最终把开关一开一关带来的波动彻底抹平,变成了像纯净水一样平滑稳定的直流低电压。

二极管在此时的状态:

饱和状态(开关闭合):只要给基极(控制脚)输入足够的电流,三极管就完全导通,内部阻抗变得极小,就像一根接通的导线,让电源 的大电流顺利冲向电感。

截止状态(开关断开):撤走基极的控制信号,三极管就瞬间变成无尽大电阻,彻底断路,把电源孤立在外。

Boost升压

BOOST 升压
核心作用:BOOST 电路是个“智能增压器”,专门把较低、不太够的输入电压,像踩油门一样抬升到设备所需的高电压。

硬件结构:它由MOSFET(开关管)、二极管、电感组成,再加一个输出电容组成——和 BUCK 零件一模一样,但排列顺序完全不同(电感在输入端,开关管接地,二极管输出)。

工作原理

  • 开关管打开时:输入电源直接给电感充电。电感把电能变成磁场存起来,此时二极管反向截止,输出电容独自扛起给负载供电的大旗。

  • 开关管断开时:输入电源还在,电感为了维持电流,瞬间变身“电压源”,把自己存的能量叠加在输入电压上,两者串起来形成更高的电压,通过二极管向输出电容和负载猛灌。

LDO

它是一个“可变电阻”,串联在电源和负载之间。它通过自动调节自身电阻的大小,把多余的电压“烧”成热量,从而让输出端得到稳定的低电压。

输入多高不管,输出多稳LDO说了算;多出来的电压,全变成热量散掉。

LDO的三大件:调整管、反馈分压电阻、误差放大器

调整管:串联在输入和输出之间的“可变电阻”,通过改变自身导通电阻的大小,把多余的电压“压”在自己身上,从而让输出端得到想要的低电压。

反馈分压电阻:输出电压的“缩小镜”,把输出端的高电压(比如5V)按比例缩小成一个小电压(比如0.6V),送给比较器去判断。因为芯片内部的基准电压通常只有0.6V~1.2V,不能直接测5V,所以必须先缩小。

误差放大器:它不停比较“反馈回来的缩小电压”和“芯片内部固定的基准电压”。如果两者不一样,它就立刻发命令调整调整管的电阻——高了就命令调大电阻(堵一点),低了就命令调小电阻(通一点)。

也就是说如果输出的电压过大了,这个微小电流会给出反馈,给可变电阻,然后可变电阻会随时调整大小

区别

DC-DC:就是Buck(降压)Boost(升压)的统称。因为它们是用开关管不断切切换换来工作的,所以也叫开关电源。它可以升压,也可以降压。

LDO:就是通过内部比较器随时调整可变电阻来稳压的线性稳压器。只能降压。

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