直流转直流交换式电源供应器电路规则

任一直流转直流交换式电源供应器均具有最基本的三个节点，其为输入电压（Vin）、输出电压（Vo）及地（GND）。而周边组件，除了输入、输出稳压电容外，其电路是由三个组件L（电感）、SW（开关组件）及D（二极管）所组成。其规则如下：

• (1) L（电感）连接至Vin、Vo及GND中间电位的节点。（第二高电位）(2)SW（开关）连接至与Vin同路径的节点，而且D（二极管）需连接至与Vo同路径的节点。

其中D的阳极（Anode）到阴极（Cathode）的方向需与电感电流同方向。利用上述两条规则，便能轻易地分析出降压、升压、负压的基本电路。

降压电路@內文:降压电路（Buck Converter）中，Vin、Vo、GND三个节点依电压高低排序为Vin（高）、Vo（中）、GND（低）。依规则(1)L（电感）连接至Vin、Vo及GND三节点中的第二高电位的节点Vo，如(图一)所示。

《图一 降压电路中，依规则(1)将L连接至第二高电位的节点（Vo）》

接着利用规则(2)，SW（开关）连接至与Vin同路径的节点，而且D（二极管）需连接至与Vo同路径的节点。其中D的阳极（Anode）到阴极（Cathode）的方向需与电感电流同方向。因此SW的两端与Vin及L相连，而D（二极管）的两端与GND及L相连，如(图二)所示。

《图二 降压电路中，依规则(2)将SW及D连接至适当的位置，所成降压电路》

升压电路

升压电路（Boost Converter）中，Vin、Vo、GND三个节点依电压高低排序为Vo（高）、Vin（中）、GND（低）。

依规则(1)，L（电感）连接至Vin、Vo及GND三节点中的第二高电位的节点Vin，如(图三)所示。

《图三 升压电路中，依规则(1)将L连接至第二高电位的节点（Vin）》

依规则(2)，SW（开关）连接至与Vin同路径的节点，而且D（二极管）需连接至与Vo同路径的节点。其中D的阳极（Anode）到阴极（Cathode）的方向需与电感电流同方向。在应用此规则时，SW可以接至GND或Vo，但配合D需连接至与Vo的节点，则SW只能与GND相连，而D需与Vo相连，如(图四)所示。

《图四 升压电路中，依规则(2)SW连接至与Vin同路径的节点，而且D需连接至与Vo同路径的节点》

负压电路

转负压电路（Inverting Converter）中，因Vo 0为负电压的关系，所以Vin、Vo、GND三个节点依电压高低排序为Vin（高）、GND（中）、Vo（低）。依规则(1)，L（电感）连接至Vin、Vo及GND三节点中的第二高电位的节点GND，如(图五)所示。

《图五 负压电路中，依规则(1)将L连接至第二高电位的节点（GND）》

依规则(2)，SW（开关）连接至与Vin同路径的节点，而且D（二极管）需连接至与Vo同路径的节点。其中D的阳极（Anode）到阴极（Cathode）的方向需与电感电流同方向。所以SW（开关）与Vin及L相连，D（二极管）与Vo及L相连，如(图六)所示。

《图六 负压电路中，规则(2)SW连接至与Vin同路径的节点，而且D需连接至与Vo同路径的节点》

物理意义

规则(1)：L（电感）连接至Vin、Vo及GND三节点中的第二高电位。电感就如同其符号般，在电学上与弹簧在力学上很类似，力学上对弹簧施力改变其长度，弹簧便会产生与外力方向相反的反作用力，当外力消失后，便会产生反弹。因此将电感连接至第二高电位的节点，即中间电位的节点，对电感两端加一电压，使其电感电流增加，贮存磁能，然后将电源断开，其能在反方向的地方释放能量，即由最低电位往最高电位或由最高电位往最低电位的节点释出能量。规则(2)：SW（开关）连接至与Vin同路径的节点，而且D（二极管）需连接至与Vo同路径的节点。

SW（开关）之所以要与Vin同路径的节点相连，主要为Vin为电源，必须要有主动的开关来对电感做充放能量的动作。而D（二极管）需连接至与Vo同路径的节点，其主要目的为电感释放能量时，能自动将其贮存的能量，顺着阳极至阴极的方向，提供给输出，而二极管扮演着整流的角色，不让输出电压倒灌电流回输入电源。

结论

尽管市面已有许多书籍或文章详细探讨直流对直流交换式电源供应器的原理，本文提供了另一有趣的观点，利用二条简单的规则，透过物理意义的解释，让一般工程师，不必受限于其实际应用的熟悉度，便能够快速分析出升压、降压及负压电路的架构。（作者任职于Maxim Integrated Products台湾分公司）