一直想設計一款反極性變換電路，奈何思路不是很多，今天偶然發現一款很經典的電路，且成本較低，以這款電路作為切入，開始本人入坑開關電源的不歸路。

從今天開始，依照如下方案依次更新文章，以記錄這款負電平電路的優雅之處：

（一）敘述開關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）開關電源的控制論數學模型

（五）各類開關電源的穩定性分析，包括電流模控制和電壓模控制

（六）近代先進控制理論在開關電源上的應用

1、boost變換器的工作原理

在說明反極性變換器之前，我們先說一下開關電源的工作原理，開關電源的作用主要是用于適配不同電平標準的器件，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景。如圖1是一種典型的開關升壓電路，它使用與當電源輸入電壓較低，不足以驅動下級負載時，用于提升電壓以適配下級電壓。

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溝道增強型）為理想mos管，且D4為理想二極管（正向導通壓降為0，反向雪崩電壓無限大，其它電參數也視為理想狀態），由于電感為理想電感，因此當電感回到初始狀態時，電感上無能量儲存。例如電感從電流為0增加到某個電流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間內視為無能量消耗。

當電感處于充電狀態時，進過ton時刻后，電流將為：

此時，若MOS管關斷，且由于鉗位效應，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），根據電磁感應定律，此時輸出電容上的電壓變為：

toff為關斷時間

因此，當SW1的脈沖占空比大于50%時，電路便可達到升壓的目的。

2、boost變換器的控制環路

圖2、基本的boost電路控制回路

圖2是基本boost變換電路，通過測量輸出電壓和給定電壓的差值，該差值信號送至占空比控制器，占空比控制器通過控制占空比實現電路的穩壓輸出。例如當輸出電壓降低，則和給定的電平形成較大的差值，該差值會形成對占空比的進一步增大，使輸出電壓進一步提升達到穩壓的目的。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。