Buck-Boost芯片有输出负压吗？
在开始学习dc-dc拓扑时，很多资料都说，非隔离型的dc-dc拓扑常见的有3种，分别是buck，boost，buck-boost，且buck-boost输出是负压。
的确，在工作中，这三种非隔离dc-dc在单板设计上面确实使用比较多，特别是降压的dc-dc。一个单板上可能有上十个都不止，而boost和buck-boost相对还好，用量没有降压大。
下面是mps官网的开关变换器和控制器的分类，从类型上也可以看出，buck转换器最多，boost次之，但均明显比buck-boost多。
不知道大家在项目上使用buck-boost芯片时，有没有这样的疑问：选用的明明是升降压变换器，也在单板上正常使用了，但是输出并不是负压！
应该很多人都有过这样的设计：输入电压是2.5~5v，输出3.3v，dc-dc芯片选用的就是buck-boost芯片，输出也的确是正的3.3v，并不是基础拓扑说的负压！
上述的问题和现象，到底是什么原因导致的呢？这种疑问，在我第一次用buck-boost芯片就产生了，但是并未做进一步的学习。 这可能就是所谓的“学而不思则罔”吧，能用就行，原理嘛，并为深究。但不可行 。
首先，我们来看下标准的buck-boost变换器的拓扑。
当q1开关管导通时，输入电压对电感进行充电，此时二极管d1截止；当q1开关管闭合时，电感阻止电流的降低，感应出的电流对负载充电，此时二极管d1导通，则负载下端电压高，上端电压低，如果将下端作为gnd，输出即为负压。
按照buck-boost的工作原理，输出确实应该就是负压，但实际上各大厂商提供的buck-boost芯片很少是输出负压的。比如mps的mp28160芯片，从芯片外部来看，就一个电感。从芯片的描述来看，明明就是buck-boost芯片，但是输出却是正电压。
要解决上面的疑问，还要深入到芯片内部来看。下面是mp28160的内部框图，竟然有四个mos管。这和最开始介绍的buck-boost拓扑并不一样！没有二极管，而且多了三个mos管。
现在，我们来推导一下，从负压的buck-boost怎么得到正压的四管的buck-boost。
第一步： 目标是输入2.5v~5v，输出3.3v，可以先升压再降压；
如上图所示，将两个拓扑串联起来，完全可以实现目标需求，而且是正压输出。但是这里有两个电感，而且需要两个控制器，一个降压，一个升压，同时这里还有两个二极管，损耗比较高，效率低，且成本高。
第二步： 为了解决上述问题，将二极管换成mos管
只要合理控制上述4个mos管的开通和关断时序，完全可以实现升压，降压功能，且输出正压。但是这里还是有个问题没解决——存在两个电感！
第三步： 为了解决两个电感的问题，改用降压和升压串联
这种方案相比升压和降压串联，只有一个电感，输出正压，更接近目标的需求。但是因为存在两个二极管，还是会存在效率低，无法用在大功率的场合。因此，还需要进一步优化。
第四步： 将二极管更换为mos管
经过上述4步的变换，既可以实现了目标需求，同时还和刚刚看到的mp28160芯片内部的拓扑框图一致，这说明，使用降压和升压拓扑串联，其实是可以实现升降压的。
所以，大家在单板上使用的buck-boost芯片， 更为准确的说应该是四管单电感升降压变换器。 与最初大家所熟知的，带有二极管的负极性的buck-boost拓扑并不是描述的同一个电路拓扑。
对于上述4个mos管的拓扑，是如何实现所需要的电压？
在mp28160数据手册上找到相关的描述，mos管的开通的关断会自动根据输入和输出电压的关系，进行mos时序控制。
当输入电压高于输出电压时，工作在buck模式。时序如下，这种模式下要求q3一直需要导通。
当输出电压高于输入电压时，工作在boost模式时。时序如下，这种模式下要求q1一直需要导通。
当输入电压和输出电压接近时，工作在buck-boost模式，这种模式存在两种方式：
（1）当输入电压高于输出电压时，此时有buck充电和boost充电两种方式，而只有buck放电一种方式；
buck充电方式，mos管工作时序
boost充电方式，mos管工作时序
buck放电方式，mos管工作时序
（2）当输出电压高于输入电压时，此时只有boost充电一种方式，而有buck放电和boost放电两种方式；
boost充电方式，mos管工作时序
boost放电方式，mos管工作时序
buck放电方式，mos管工作时序
从上面的分析可以看出，四管升降压的拓扑相比带有二极管的负压buck-boost而言，工作模式多样，控制方式也比较复杂，在pcb布局设计时要求也更高，因为出现了更多sw节点和功率回路。
总结一下：
基础的buck-boost拓扑，输出的确是负压。但是在实际工作应用中，需要buck-boost拓扑，且输出负压的并不多。目前被广泛使用的，只有一个电感的升降压电路，准确的来说，并不是我们常说的buck-boost基础拓扑。只不过是四管单电感的这种拓扑恰好实现了升降压的功能，而且还仅仅就一个电。因此，这种升降压电路更为准确的说法应该是：四管单电感升降压型buck-boost拓扑。
四管的工作时序和模式和输入和输出电压有较强的关联系，当输入大于输出时，buck多，boost少；当输出大于输入时，buck少boost多。
回到开头的疑问，基础的、三种非隔离的dc -dc拓扑之一的buck-boost，输出是负压。但是，目前使用较多的，输出是正压的，应该是四管单电感升降压型拓扑，很明显它属于buck-boost，但作为硬件开发人员，需要做好区分，而不能混为一体。
基于CY7C68013芯片接口和可编程特性的数据采集系统的设计
Origin Q一周速览：量子计算或将在金融业大显身手
中国移动开启新一轮5G建设招标
深度解析ug1292建立时间违例分析流程
74ls160价格 74ls160十进制计数器简介
Buck-Boost芯片有输出负压吗？
钽电容为什么失效、爆炸、烧毁及其损坏原因分析
坚果G7S和坚果G9的battle,半路杀出一个当贝D3X,投影仪届的Star!
我国信息通信业发展迅猛为国民经济和社会发展注入了强大活力
速度电机和扭矩电机区别
大功率LED照明电源设计方案
激光发射器/接收器电路 LASER Transmitter/
首尔半导体提起的专利侵权案获胜诉 双方达成和解并支付专利使用费
智能化薄膜在线检测仪的原理及功能
电源合理应用之输入保险丝要求
如何设计一个简单的4S电池组
如何将笔记本电脑用作示波器
网球中的物理学
详解比较器器电路
华为将助力摩纳哥成为欧洲首个实现5G网络全覆盖的国家
的确，在工作中，这三种非隔离dc-dc在单板设计上面确实使用比较多，特别是降压的dc-dc。一个单板上可能有上十个都不止，而boost和buck-boost相对还好，用量没有降压大。
下面是mps官网的开关变换器和控制器的分类，从类型上也可以看出，buck转换器最多，boost次之，但均明显比buck-boost多。
不知道大家在项目上使用buck-boost芯片时，有没有这样的疑问：选用的明明是升降压变换器，也在单板上正常使用了，但是输出并不是负压！
应该很多人都有过这样的设计：输入电压是2.5~5v，输出3.3v，dc-dc芯片选用的就是buck-boost芯片，输出也的确是正的3.3v，并不是基础拓扑说的负压！
上述的问题和现象，到底是什么原因导致的呢？这种疑问，在我第一次用buck-boost芯片就产生了，但是并未做进一步的学习。 这可能就是所谓的“学而不思则罔”吧，能用就行，原理嘛，并为深究。但不可行 。
首先，我们来看下标准的buck-boost变换器的拓扑。
当q1开关管导通时，输入电压对电感进行充电，此时二极管d1截止；当q1开关管闭合时，电感阻止电流的降低，感应出的电流对负载充电，此时二极管d1导通，则负载下端电压高，上端电压低，如果将下端作为gnd，输出即为负压。
按照buck-boost的工作原理，输出确实应该就是负压，但实际上各大厂商提供的buck-boost芯片很少是输出负压的。比如mps的mp28160芯片，从芯片外部来看，就一个电感。从芯片的描述来看，明明就是buck-boost芯片，但是输出却是正电压。
要解决上面的疑问，还要深入到芯片内部来看。下面是mp28160的内部框图，竟然有四个mos管。这和最开始介绍的buck-boost拓扑并不一样！没有二极管，而且多了三个mos管。
现在，我们来推导一下，从负压的buck-boost怎么得到正压的四管的buck-boost。
第一步： 目标是输入2.5v~5v，输出3.3v，可以先升压再降压；
如上图所示，将两个拓扑串联起来，完全可以实现目标需求，而且是正压输出。但是这里有两个电感，而且需要两个控制器，一个降压，一个升压，同时这里还有两个二极管，损耗比较高，效率低，且成本高。
第二步： 为了解决上述问题，将二极管换成mos管
只要合理控制上述4个mos管的开通和关断时序，完全可以实现升压，降压功能，且输出正压。但是这里还是有个问题没解决——存在两个电感！
第三步： 为了解决两个电感的问题，改用降压和升压串联
这种方案相比升压和降压串联，只有一个电感，输出正压，更接近目标的需求。但是因为存在两个二极管，还是会存在效率低，无法用在大功率的场合。因此，还需要进一步优化。
第四步： 将二极管更换为mos管
经过上述4步的变换，既可以实现了目标需求，同时还和刚刚看到的mp28160芯片内部的拓扑框图一致，这说明，使用降压和升压拓扑串联，其实是可以实现升降压的。
所以，大家在单板上使用的buck-boost芯片， 更为准确的说应该是四管单电感升降压变换器。 与最初大家所熟知的，带有二极管的负极性的buck-boost拓扑并不是描述的同一个电路拓扑。
对于上述4个mos管的拓扑，是如何实现所需要的电压？
在mp28160数据手册上找到相关的描述，mos管的开通的关断会自动根据输入和输出电压的关系，进行mos时序控制。
当输入电压高于输出电压时，工作在buck模式。时序如下，这种模式下要求q3一直需要导通。
当输出电压高于输入电压时，工作在boost模式时。时序如下，这种模式下要求q1一直需要导通。
当输入电压和输出电压接近时，工作在buck-boost模式，这种模式存在两种方式：
（1）当输入电压高于输出电压时，此时有buck充电和boost充电两种方式，而只有buck放电一种方式；
buck充电方式，mos管工作时序
boost充电方式，mos管工作时序
buck放电方式，mos管工作时序
（2）当输出电压高于输入电压时，此时只有boost充电一种方式，而有buck放电和boost放电两种方式；
boost充电方式，mos管工作时序
boost放电方式，mos管工作时序
buck放电方式，mos管工作时序
从上面的分析可以看出，四管升降压的拓扑相比带有二极管的负压buck-boost而言，工作模式多样，控制方式也比较复杂，在pcb布局设计时要求也更高，因为出现了更多sw节点和功率回路。
总结一下：
基础的buck-boost拓扑，输出的确是负压。但是在实际工作应用中，需要buck-boost拓扑，且输出负压的并不多。目前被广泛使用的，只有一个电感的升降压电路，准确的来说，并不是我们常说的buck-boost基础拓扑。只不过是四管单电感的这种拓扑恰好实现了升降压的功能，而且还仅仅就一个电。因此，这种升降压电路更为准确的说法应该是：四管单电感升降压型buck-boost拓扑。
四管的工作时序和模式和输入和输出电压有较强的关联系，当输入大于输出时，buck多，boost少；当输出大于输入时，buck少boost多。
回到开头的疑问，基础的、三种非隔离的dc -dc拓扑之一的buck-boost，输出是负压。但是，目前使用较多的，输出是正压的，应该是四管单电感升降压型拓扑，很明显它属于buck-boost，但作为硬件开发人员，需要做好区分，而不能混为一体。
基于CY7C68013芯片接口和可编程特性的数据采集系统的设计
Origin Q一周速览：量子计算或将在金融业大显身手
中国移动开启新一轮5G建设招标
深度解析ug1292建立时间违例分析流程
74ls160价格 74ls160十进制计数器简介
Buck-Boost芯片有输出负压吗？
钽电容为什么失效、爆炸、烧毁及其损坏原因分析
坚果G7S和坚果G9的battle,半路杀出一个当贝D3X,投影仪届的Star!
我国信息通信业发展迅猛为国民经济和社会发展注入了强大活力
速度电机和扭矩电机区别
大功率LED照明电源设计方案
激光发射器/接收器电路 LASER Transmitter/
首尔半导体提起的专利侵权案获胜诉 双方达成和解并支付专利使用费
智能化薄膜在线检测仪的原理及功能
电源合理应用之输入保险丝要求
如何设计一个简单的4S电池组
如何将笔记本电脑用作示波器
网球中的物理学
详解比较器器电路
华为将助力摩纳哥成为欧洲首个实现5G网络全覆盖的国家