基于Buck芯片SCT2650的升降压解决方案
目前在工业控制系统、新能源储能系统及许多电子设备中，为了适应多样的电压范围，提高能量使用效率，许多应用场景都需要中高压升降压方案来实现。
比如，工业交换机在标准poe 供电时常用48v降压场景，为了保证稳定的供电，在使用非poe供电时，辅助电源最低输出可能到9v，这时就需要升压输出12v，因而需要中高压升降压方案。同样，户外便携储能充电应用需要满足太阳能板9v-50v输出12v的应用场景，因而也涉及到升降压的场景。
中高压升降压模块往往设计复杂，成本较高，一定要这么复杂才能满足吗？
市面上主流的中高压升降压拓扑方案有四开关管升降压控制芯片、sepic/反激控制芯片等。实际上四开关管升降压芯片成本很高，而sepic/反激控制芯片设计复杂。
如果仅需要升降压功能，功率较小，不需要隔离时，本篇解决方案将以sct2650为例，介绍一个成本适宜、设计简单的升降压方案，来满足更多应用场景使用。
一个简单的升压解决方案原理
sct2650是一个4.5v-60v输入持续5a输出的buck芯片，集成了80mω rdson高侧功率mosfet。芯片采用峰值电流模式控制，输出电压可调节，具有优秀的线路和负载瞬态响应，简化了外部回路补偿设计。
图1 buck-boost级联拓扑图
图1中的buck-boost级联拓扑图，通过buck与boost相结合，两个功率电路级联的方式来实现升降压工作。不过在buck输出端与boost输入端电容电感形成了一个三阶滤波器，在保证电压增益不变的情况下，可以使用低阶滤波器代替三阶滤波器 ，所以在原来的基础上，我们可以得到一个更为 简化的buck-boost级联拓扑 。
图2为简化版升降压级联拓扑原理图，同时也是sct2650实现buck-boost的实际拓扑方案。在原先buck拓扑基础上 增加q2,d2作为补充实现升降压工作器件 ，将单纯的buck拓扑变为了buck-boost级联单电感升降压解决方案，而q2控制信号来自于sct2650的sw1信号。
图3级联buck-boost工作时序图
该电路控制方法较为简单，在t0-t1时刻，q1,q2导通，sw1高电平为vin电压，给电感储存能量，输出电容放电给负载供电。在t1-t2时期，d1,d2导通，sw2高电平为vout电压，电感电流不能突变，通过d1,d2给输出电容及负载供电，输出电压关系推导如下：
由伏秒平衡得
即
可得到该该拓扑输入输出电压关系为
当占空比发生变化时，此方案可以实现正向升降压功能。
高输入电压条件下保护栅极
实际应用场景中，由于sct2650有非常宽的工作电压范围，sw1信号作为q2的控制信号时，就会存在sw1高电平较高的情况。q2的栅极驱动电压一般最大在20v左右，这就有可能导致损坏q2的栅极。基于这个隐患，我们对q2的驱动电路部分进行进一步设计。
图4 q2驱动电路设计
通过一个q3和稳压管形成简单的稳压电路 ，使q2的驱动电压最高被稳压二极管稳定在9.1v以内，从而起到保护q2的一个作用。
总结一下，用buck-boost级联来实现升降压的优劣势如下：
三、推荐应用条件
以sct2650为例的升降压方案，推荐应用条件如下：
sw1,sw2波形及输出纹波测试波形
图5 vin=9v vout=12v iout=2a
图6 vin=12v vout=12v iout=2a
图7 vout=12v 的效率测试
tips
设计注意要点
1电感饱和电流需考虑buck-boost拓扑结构，结合对电感的感值选型。
2需要快速动态响应时建议comp参数为：对地阻容建议68k，3.3nf，并联对地电容为330pf。
3输入输出电容选型需考虑buck-boost拓扑结构，来满足输出纹波需求。
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图1 buck-boost级联拓扑图
图1中的buck-boost级联拓扑图，通过buck与boost相结合，两个功率电路级联的方式来实现升降压工作。不过在buck输出端与boost输入端电容电感形成了一个三阶滤波器，在保证电压增益不变的情况下，可以使用低阶滤波器代替三阶滤波器 ，所以在原来的基础上，我们可以得到一个更为 简化的buck-boost级联拓扑 。
图2为简化版升降压级联拓扑原理图，同时也是sct2650实现buck-boost的实际拓扑方案。在原先buck拓扑基础上 增加q2,d2作为补充实现升降压工作器件 ，将单纯的buck拓扑变为了buck-boost级联单电感升降压解决方案，而q2控制信号来自于sct2650的sw1信号。
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图4 q2驱动电路设计
通过一个q3和稳压管形成简单的稳压电路 ，使q2的驱动电压最高被稳压二极管稳定在9.1v以内，从而起到保护q2的一个作用。
总结一下，用buck-boost级联来实现升降压的优劣势如下：
三、推荐应用条件
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图6 vin=12v vout=12v iout=2a
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