1 / 三大非隔离拓扑简介 /
1.1 拓扑结构
BUCK 拓扑是一种直流 - 直流（DC-DC）降压转换器，其输出电压低于输入电压。它由开关管（如 MOSFET）、二极管、电感和输出电容组成。工作时，开关管周期性导通和关断，电能通过电感存储和释放，二极管在开关关断时提供续流路径。通过控制占空比（开关导通时间与周期之比），可精确调节输出电压。
BOOST拓扑是一种升压转换器，输出电压高于输入电压。输出电压由占空比决定，占空比越大，输出电压越高。
BUCK-BOOST 拓扑兼具降压和升压功能，输出电压可高于或低于输入电压，极性与输入相反。通过调节占空比，可实现降压或升压转换。
图1 三大非隔离拓扑的结构(from ADI)
1.2 增益和占空比的关系
对于BUCK拓扑，输出电压＜输入电压，通过占空比 D 调节输出，增益 M (D)=D。
对于BOOST拓扑，输出电压＞输入电压，增益 M (D)=1/(1-D)，占空比越大升压越高。
对于BUCK-BOOST拓扑，输出电压可高于或低于输入电压，且极性反向，增益 M (D)=-D/(1-D)。
图2 三大非隔离拓扑的占空比和增益(from Erickson)
2 / 电感电流与输入电压的关系 /
2.1 平均电感电流与占空比的关系
BUCK拓扑：平均电感电流 IL_AVE = 输出电流 IOUT，与输入电压无关，仅由负载决定。
BOOST / BUCK-BOOST拓扑：平均电感电流IL_AVE 与占空比 D 强相关，如 Boost 中 D=(VOUT-VIN)/VOUT，输入电压变化会直接改变 D，进而影响电感平均电流。
2.2 纹波电流
BUCK和BUCK-BOOST拓扑：输入电压升高时，电感纹波电流增大。
BOOST拓扑：在中间电压时，电感纹波电流最大；参考图3。
2.3 启动峰值电流，电容充电的浪涌挑战
参考电容公式(6)，启动时，输出电容初始电压为 0，对应浪涌电流是Cout*Vout/tss（tss 为启动时间）。
BUCK拓扑在最大输入电压下启动峰值电流最大，而 BOOST / BUCK-BOOST拓扑在最小输入电压下峰值电流更危险。
2.4 电感电流与输入电压的综合关系分析
表3所示，是不考虑输出电容初始电荷量的情况下，三个拓扑对应的电感电流表达式与输入电压等参数的关系。
图3所示，是在其他参数不变的情况下，电感电流与输入电压的变化关系。
图3 电感电流与输入电压的关系(from ADI)
对于降压拓扑：输入电压↑→交流分量↑，但直流分量（=IOUT）不变→最大输入电压时电感峰值电流最大。因此，在最大输入电压下，电感电流峰值最大。
- 要点：降压拓扑的输出电容选型，必须在最大输入电压下完成。
对于升压型和升降压型拓扑：输入电压↑→占空比 D↓→直流分量↓，虽交流分量↑，但直流分量主导→最小输入电压时电感峰值电流最大。
- 要点：升压型和升降压型拓扑的输出电容选型，应使用最小输入电压进行设计。
3 / 小结 /
- 请立即检查你的设计：降压电路的参数设计从最大输入电压开始，而升压 / 升降压电路从最小输入电压开始。
- 看懂规律，才能让每一个元件都站对正确的参数位置。