Cách hoạt động của mạch Buck-Boost

Tất cả chúng ta đã nghe nói nhiều về mạch buck và mạch tăng và biết rằng về cơ bản những mạch này được sử dụng trong các thiết kế SMPS để tăng hoặc giảm một điện áp nhất định ở đầu vào. Điều thú vị về công nghệ này là nó cho phép thực hiện các chức năng trên với sự tỏa nhiệt không đáng kể dẫn đến chuyển đổi cực kỳ hiệu quả.

Buck-Boost là gì, cách hoạt động

Chúng ta hãy tìm hiểu khái niệm trong phần đầu tiên mà không liên quan đến nhiều kỹ thuật để việc hiểu chính xác khái niệm buck boost là gì ngay cả đối với người mới.

Trong số ba cấu trúc liên kết cơ bản có tên buck, boost và buck-boost, cấu trúc thứ ba phổ biến hơn vì nó cho phép cả hai chức năng (buck boost) được sử dụng thông qua một cấu hình duy nhất chỉ bằng cách thay đổi các xung đầu vào.

Trong cấu trúc liên kết tăng cường buck, chúng ta chủ yếu có một thành phần chuyển mạch điện tử có thể ở dạng bóng bán dẫn hoặc mosfet. Thành phần này được chuyển qua tín hiệu xung từ mạch dao động tích hợp.

Ngoài thành phần chuyển mạch ở trên, mạch có một cuộn cảm, một diode và một tụ điện là các thành phần chính.

Tất cả các phần này được sắp xếp theo hình thức có thể được chứng kiến ​​trong sơ đồ sau:

Đề cập đến sơ đồ tăng cường buck ở trên, mosfet là phần nhận các xung buộc nó hoạt động trong hai điều kiện: trạng thái ON và trạng thái OFF.

Trong trạng thái ON, dòng điện đầu vào nhận được một đường dẫn rõ ràng qua mosfet và ngay lập tức cố gắng tạo đường đi qua cuộn cảm vì diode được đặt ở trạng thái phân cực ngược.

Cuộn cảm dựa trên đặc tính vốn có của nó cố gắng hạn chế sự gây ra đột ngột của dòng điện và trong một phản ứng bù sẽ lưu trữ một số lượng dòng điện trong đó.

Bây giờ, ngay sau khi MOSFET được TẮT, nó sẽ ở trạng thái TẮT chặn bất kỳ dòng điện đầu vào nào.

Một lần nữa, cuộn cảm không thể đối phó với sự thay đổi đột ngột của dòng điện từ một cường độ nhất định về 0, và để bù đắp điều này, nó kích hoạt dòng điện lưu trữ của nó qua diode qua đầu ra của mạch.

Trong quá trình này, dòng điện cũng được lưu trữ trong tụ điện.

Trong trạng thái BẬT tiếp theo của mosfet, chu kỳ được lặp lại như trên tuy nhiên khi không có dòng điện từ cuộn cảm, tụ điện sẽ phóng năng lượng tích trữ vào đầu ra giúp giữ cho đầu ra ổn định ở mức tối ưu.

Bạn có thể tự hỏi yếu tố nào quyết định kết quả BUCK hoặc BOOST ở đầu ra? Nó khá đơn giản, nó phụ thuộc vào thời gian cho phép mosfet ở trạng thái ON hoặc ở trạng thái OFF.

Với sự gia tăng thời gian BẬT MOSFET, mạch bắt đầu được chuyển đổi thành bộ chuyển đổi Boost trong khi thời gian TẮT MOSFET vượt quá thời gian BẬT của nó dẫn đến mạch hoạt động giống như bộ chuyển đổi Buck.

Do đó, đầu vào cho mosfet có thể được thực hiện thông qua một mạch PWM được tối ưu hóa để nhận được các chuyển đổi cần thiết trên cùng một mạch.

Khám phá cấu trúc liên kết Buck / Boost trong mạch SMPS về mặt kỹ thuật hơn:

Như đã thảo luận trong phần trên, ba cấu trúc liên kết cơ bản được sử dụng phổ biến với bộ nguồn chế độ chuyển đổi là buck, boost và buck boost.

Về cơ bản, chúng không bị cô lập trong đó giai đoạn công suất đầu vào chia sẻ một cơ sở chung với phần công suất đầu ra. Tất nhiên, chúng tôi cũng có thể tìm thấy các phiên bản bị cô lập mặc dù khá hiếm.

Ba cấu trúc liên kết được biểu thị ở trên có thể được phân biệt duy nhất tùy thuộc vào các thuộc tính riêng của chúng. Các thuộc tính có thể được xác định là tỷ lệ chuyển đổi điện áp ở trạng thái ổn định, bản chất của dòng điện đầu vào và đầu ra và đặc tính của độ gợn sóng điện áp đầu ra.

Ngoài ra, đáp ứng tần số của chu kỳ làm việc đối với việc thực hiện điện áp đầu ra có thể được coi là một trong những đặc tính quan trọng.

Trong số ba cấu trúc liên kết được đề cập ở trên, cấu trúc liên kết tăng cường buck là cấu trúc được ưu tiên nhất vì nó cho phép đầu ra có điện áp làm việc nhỏ hơn điện áp đầu vào (chế độ buck) và cũng tạo ra điện áp cao hơn điện áp đầu vào (chế độ tăng).

Tuy nhiên, điện áp đầu ra có thể được lấy luôn với cực tính ngược lại từ đầu vào, điều này không tạo ra bất kỳ vấn đề nào.

Dòng điện đầu vào được áp dụng cho bộ chuyển đổi tăng cường buck là dạng dòng điện xung do sự chuyển đổi của công tắc nguồn đi kèm (Q1).

Ở đây dòng điện chuyển từ 0 sang l trong mọi chu kỳ xung. Điều này cũng đúng với đầu ra và chúng ta nhận được dòng xung do diode liên kết chỉ dẫn theo một hướng, gây ra tình trạng xung BẬT và TẮT trong chu kỳ chuyển mạch .

Tụ điện có nhiệm vụ cung cấp dòng điện bù khi diode ở trạng thái chuyển mạch TẮT hoặc phân cực ngược trong các chu kỳ đóng cắt.

Bài viết này giải thích chức năng trạng thái ổn định của bộ chuyển đổi buck-boost trong hoạt động ở chế độ liên tục và chế độ không liên tục với các dạng sóng mẫu được trình bày.

Chức năng trao đổi điện áp theo chu kỳ nhiệm vụ đến đầu ra được trình bày sau khi giới thiệu thiết kế công tắc PWM.

Hình 1 là một sơ đồ đơn giản của giai đoạn công suất tăng cường buck với một khối mạch truyền động được thêm vào. Công tắc nguồn, Q1, là MOSFET kênh n. Diode đầu ra là CR1.

Cuộn cảm, L và tụ điện, C, tạo thành bộ lọc đầu ra hiệu quả. Tụ điện ESR, RC, (điện trở nối tiếp tương đương) và điện trở DC cuộn cảm, RL, tất cả đều được phân tích trong. Điện trở, R, tương ứng với tải được xác định bởi đầu ra của giai đoạn công suất.

Trong quá trình hoạt động thường xuyên của giai đoạn công suất tăng cường, Q1 liên tục được bật và tắt với thời gian bật và tắt được điều chỉnh bởi mạch điều khiển.

Hành vi chuyển mạch này cho phép một chuỗi các xung tại điểm giao nhau của Q1, CR1 và L.

Mặc dù cuộn cảm, L, được liên kết với tụ điện đầu ra, C, nếu chỉ dẫn CR1, bộ lọc đầu ra L / C thành công sẽ được thiết lập. Nó làm sạch sự liên tiếp của các xung để tạo ra điện áp đầu ra DC.

Phân tích trạng thái ổn định của giai đoạn Buck-Boost

Giai đoạn công suất có thể hoạt động trong cài đặt dòng điện dẫn liên tục hoặc không liên tục. Chế độ dòng điện dẫn liên tục được xác định bằng dòng điện liên tục trong cuộn cảm qua trình tự chuyển mạch trong quá trình trạng thái ổn định.

Chế độ dòng điện dẫn không liên tục được xác định bằng dòng điện dẫn bằng 0 trong một phần của chu kỳ chuyển mạch. Nó bắt đầu từ 0, mở rộng đến một giá trị lớn nhất và trở về 0 trong quá trình của mọi kiểu chuyển đổi.

Hai phương pháp khác biệt được đề cập chi tiết hơn sau đó và các gợi ý mô hình cho giá trị cuộn cảm để duy trì một chế độ chức năng đã chọn khi khả năng của tải danh định được trình bày. Khá thuận lợi cho một bộ chuyển đổi chỉ ở một định dạng duy nhất trong các trường hợp hoạt động dự đoán của nó vì đáp ứng tần số giai đoạn công suất thay đổi đáng kể giữa hai kỹ thuật hoạt động riêng biệt.

Với đánh giá này, MOSFET công suất kênh n được sử dụng và điện áp dương, VGS (ON), được cung cấp từ Cổng đến các đầu cuối Nguồn của Q1 bởi mạch điều khiển để bật FET. Lợi ích của việc sử dụng FET kênh n là RDS (bật) thấp hơn của nó, tuy nhiên mạch điều khiển phức tạp vì ổ đĩa bị treo trở nên cần thiết. Đối với các kích thước gói giống hệt nhau, FET kênh p sở hữu RDS (bật) cao hơn, tuy nhiên thường có thể không cần đến mạch truyền động nổi.

Bóng bán dẫn Q1 và diode CR1 được minh họa bên trong đường nét đứt với các đầu cuối được gắn thẻ a, p và c. Nó được thảo luận kỹ lưỡng trong phần Mô hình giai đoạn sức mạnh Buck-Boost.

Phân tích chế độ dẫn liên tục trạng thái ổn định Buck-Boost

Sau đây là mô tả về buck boost hoạt động ở trạng thái ổn định trong phương pháp dẫn liên tục. Mục tiêu chính của phân đoạn này là trình bày suy ra của mối quan hệ biến đổi điện áp cho giai đoạn công suất tăng cường buck của chế độ dẫn liên tục.

Điều này sẽ rất quan trọng vì nó chỉ ra cách điện áp đầu ra được xác định theo chu kỳ làm việc và điện áp đầu vào hoặc ngược lại, cách chu kỳ làm việc có thể được xác định tùy thuộc vào điện áp đầu vào và điện áp đầu ra.

Trạng thái ổn định có nghĩa là điện áp đầu vào, điện áp đầu ra, dòng tải đầu ra và chu kỳ làm việc không đổi thay vì thay đổi. Các chữ cái viết hoa thường được cung cấp cho các nhãn biến đổi để gợi ý độ lớn ở trạng thái ổn định. Trong chế độ dẫn liên tục, bộ chuyển đổi buck-boost có một vài trạng thái cho mỗi chu kỳ chuyển mạch.

Trạng thái BẬT là mỗi khi Q1 BẬT và CR1 TẮT. Trạng thái TẮT là mỗi khi Q1 TẮT và CR1 BẬT. Một mạch tuyến tính dễ dàng có thể tượng trưng cho từng trạng thái trong đó các công tắc trong mạch được thay thế bằng mạch phù hợp của chúng trong quá trình của mỗi trạng thái. Sơ đồ mạch cho mỗi điều kiện trong hai điều kiện được trình bày trong Hình 2.

Chu kỳ của điều kiện BẬT là D × TS = TON trong đó D là chu kỳ làm việc, được cố định bởi mạch truyền động, được mô tả dưới dạng tỷ số giữa thời gian BẬT công tắc với chu kỳ của một chuỗi chuyển đổi đầy đủ, Ts.

Độ dài của trạng thái TẮT được gọi là TOFF. Bởi vì người ta có thể tìm thấy chỉ một vài điều kiện trong mỗi chu kỳ chuyển đổi cho chế độ dẫn liên tục, TOFF bằng (1 − D) × TS. Độ lớn (1 − D) đôi khi được gọi là D ’. Các chu kỳ này được trình bày cùng với các dạng sóng trong Hình 3.

Nhìn vào Hình 2, trong quá trình ở trạng thái BẬT, Q1 cung cấp một điện trở giảm, RDS (bật), từ cống của nó đến nguồn và biểu thị sự sụt giảm điện áp nhỏ hơn VDS = IL × RDS (bật).

Ngoài ra, có một sự sụt giảm điện áp nhỏ trên điện trở một chiều của cuộn cảm bằng IL × RL.

Do đó, điện áp đầu vào, VI, mức thâm hụt trừ, (VDS + IL × RL), được đặt trên cuộn cảm, L. CR1 TẮT trong khoảng thời gian này vì nó sẽ được phân cực ngược.

Dòng điện dẫn, IL, đi từ nguồn cung cấp đầu vào, VI, theo cách Q1 và đến mặt đất. Trong quá trình ở trạng thái BẬT, điện áp đặt trên cuộn cảm là không đổi và giống như VI - VDS - IL × RL.

Theo tiêu chuẩn phân cực cho dòng điện IL được trình bày trong Hình 2, dòng điện dẫn tăng do điện áp thực hiện. Hơn nữa, vì điện áp đặt vào về cơ bản là nhất quán, dòng điện dẫn tăng tuyến tính. Sự tăng cường dòng điện dẫn này trong quá trình TON được vẽ trong Hình 3.

Mức độ tăng cường dòng điện dẫn thường được xác định bằng cách sử dụng một dạng công thức nổi tiếng:

Sự gia tăng dòng điện dẫn trong quá trình ở trạng thái ON được trình bày như sau:

Độ lớn này, ΔIL (+), được gọi là dòng điện cuộn cảm. Hơn nữa, hãy quan sát rằng trong khoảng thời gian này, mọi bit của dòng tải đầu ra đi vào bởi tụ điện đầu ra, C.

Tham chiếu đến Hình 2, trong khi Q1 TẮT, nó cung cấp trở kháng tăng từ cống đến nguồn.

Do đó, do dòng điện chạy trong cuộn cảm L không thể điều chỉnh ngay lập tức, dòng điện chuyển từ Q1 sang CR1. Kết quả của dòng điện dẫn giảm, điện áp trên cuộn cảm đảo ngược cực tính cho đến khi bộ chỉnh lưu CR1 chuyển thành phân cực thuận và bật ON.

Điện áp kết nối qua L biến thành (VO - Vd - IL × RL), trong đó độ lớn, Vd, là điện áp giảm về phía trước của CR1. Dòng điện dẫn, IL, tại thời điểm này đi từ tụ điện đầu ra và sự sắp xếp điện trở tải qua CR1 và đến đường âm.

Quan sát rằng sự sắp xếp của CR1 và đường lưu thông dòng điện trong cuộn cảm cho thấy dòng điện chạy trong tụ điện đầu ra và nhóm điện trở tải dẫn đến VO là điện áp trừ. Trong quá trình ở trạng thái TẮT, điện áp được kết nối qua cuộn cảm ổn định và giống như (VO - Vd - IL × RL).

Duy trì quy ước phân cực tương tự của chúng tôi, điện áp được kết nối này là âm (hoặc ngược cực so với điện áp được kết nối trong thời gian BẬT), do thực tế là điện áp đầu ra VO là âm.

Do đó, dòng điện dẫn giảm xuống trong suốt thời gian TẮT. Hơn nữa, vì điện áp kết nối về cơ bản là ổn định, dòng điện dẫn giảm tuyến tính. Sự giảm dòng điện dẫn này trong quá trình TOFF được mô tả trong Hình 3.

Việc giảm dòng điện dẫn thông qua tình huống TẮT được cung cấp bởi:

Độ lớn này, ΔIL (-), có thể được gọi là dòng điện cuộn cảm. Trong các tình huống trạng thái ổn định, dòng điện tăng ΔIL (+) trong thời gian BẬT và dòng điện giảm trong thời gian TẮT, ΔIL (-), phải giống hệt nhau.

Hoặc nếu không, dòng điện dẫn có thể cung cấp một mức tăng hoặc giảm tổng thể từ chu kỳ này sang chu kỳ khác mà sẽ không phải là một trường hợp điều kiện ổn định.

Do đó, cả hai phương trình này có thể được cân bằng và tính toán cho VO để có được liên kết thay đổi điện áp tăng áp buck-boost liên tục:

Xác định VO:

Ngoài ra, thay TS cho TON + TOFF, và sử dụng D = TON / TS và (1 − D) = TOFF / TS, phương trình trạng thái ổn định cho VO là:

Quan sát thấy rằng trong việc đơn giản hóa ở trên, TON + TOFF được cho là tương tự như TS. Điều này chỉ có thể chính xác đối với chế độ dẫn liên tục như chúng ta sẽ khám phá trong phần đánh giá chế độ dẫn không liên tục. Một sự giám sát cần thiết phải được thực hiện vào thời điểm này:

Cố định hai giá trị của ΔIL ngang bằng với nhau chính xác bằng cách san bằng vôn-giây trên cuộn cảm. Vôn-giây được sử dụng trên cuộn cảm là sản phẩm của điện áp được sử dụng và khoảng thời gian mà điện áp được sử dụng.

Đây có thể là cách hiệu quả nhất để ước tính các cường độ không xác định, ví dụ VO hoặc D liên quan đến các thông số mạch chung, và phương pháp này sẽ được sử dụng thường xuyên trong bài viết này. Ổn định vôn-giây trên cuộn cảm là một yêu cầu tự nhiên và ít nhất phải được hiểu theo định luật Ohms.

Trong các phương trình trên cho ΔIL (+) và ΔIL (-), điện áp đầu ra được coi là nhất quán mà không có bất kỳ điện áp gợn AC nào trong suốt thời gian BẬT và thời gian TẮT.

Đây là một sự đơn giản hóa được chấp nhận và đòi hỏi một vài kết quả riêng lẻ. Đầu tiên, tụ điện đầu ra được cho là khá lớn để chuyển đổi điện áp của nó là tối thiểu.

Thứ hai, điện áp ESR của tụ điện cũng được coi là nhỏ nhất. Những giả định như vậy là hợp pháp vì điện áp gợn sóng AC chắc chắn sẽ thấp hơn đáng kể so với phần DC của điện áp đầu ra.

Sự thay đổi điện áp trên cho VO chứng tỏ sự thật rằng VO có thể được điều chỉnh bằng cách tinh chỉnh chu kỳ nhiệm vụ, D.

Kết nối này gần 0 khi D đến gần 0 và tăng không định mệnh khi D gần 1. Một đơn giản hóa điển hình coi VDS, Vd và RL là đủ nhỏ để bỏ qua. Thiết lập VDS, Vd và RL bằng 0, công thức trên đơn giản hóa đáng kể thành:

Một phương pháp định tính, ít phức tạp hơn để hình dung hoạt động của mạch là coi cuộn cảm như một bộ phận lưu trữ điện năng. Mỗi khi Q1 bật, năng lượng được đổ qua cuộn cảm.

Trong khi Q1 tắt, cuộn cảm cung cấp lại một phần năng lượng của nó cho tụ điện đầu ra và tải. Điện áp đầu ra được điều chỉnh bằng cách thiết lập thời gian của Q1. Ví dụ, bằng cách tăng thời gian của Q1, lượng công suất được gửi đến cuộn cảm được khuếch đại.

Năng lượng bổ sung sau đó sẽ được gửi đến đầu ra trong khoảng thời gian tắt của Q1 gây ra sự gia tăng điện áp đầu ra. Ngược lại với giai đoạn công suất buck, cường độ điển hình của dòng điện dẫn không giống với dòng điện đầu ra.

Để liên kết dòng điện dẫn với dòng điện đầu ra, nhìn vào Hình 2 và 3, quan sát rằng dòng điện dẫn đến đầu ra chỉ khi ở trạng thái tắt của tầng nguồn.

Dòng điện này được tính trung bình trên toàn bộ chuỗi chuyển mạch giống như dòng điện đầu ra vì dòng điện gần đúng trong tụ điện đầu ra phải tương đương với 0.

Kết nối giữa dòng điện dẫn trung bình và dòng điện đầu ra cho giai đoạn công suất tăng cường chế độ liên tục được cung cấp bởi:

Một quan điểm quan trọng khác là thực tế dòng điện dẫn điển hình tỷ lệ với dòng điện đầu ra và bởi vì dòng điện cuộn cảm, ΔIL, không liên quan đến dòng tải đầu ra, giá trị nhỏ nhất và cao nhất của dòng điện dẫn tuân theo chính xác dòng điện dẫn trung bình.

Ví dụ, nếu dòng điện dẫn trung bình giảm 2A do dòng tải giảm, trong trường hợp đó giá trị thấp nhất và cao nhất của dòng điện dẫn giảm 2A (coi như chế độ dẫn liên tục được giữ nguyên).

Đánh giá từ bỏ là cho chức năng giai đoạn công suất tăng cường buck ở chế độ dòng điện dẫn liên tục. Phân đoạn sau đây là giải thích về chức năng trạng thái ổn định trong chế độ dẫn không liên tục. Kết quả chính là suy ra mối quan hệ chuyển đổi điện áp cho giai đoạn công suất tăng cường buck của chế độ dẫn không liên tục.

Đánh giá chế độ dẫn điện không liên tục ở trạng thái ổn định Buck-Boost

Tại thời điểm này, chúng tôi kiểm tra điều gì xảy ra khi dòng tải giảm và chế độ dẫn chuyển từ liên tục sang không liên tục.

Hãy nhớ đối với chế độ dẫn liên tục, dòng điện dẫn trung bình theo sau dòng điện đầu ra, tức là trong trường hợp dòng điện đầu ra giảm, trong trường hợp đó, dòng điện dẫn trung bình cũng vậy.

Bên cạnh đó, các đỉnh thấp nhất và cao nhất của dòng điện dẫn theo đuổi dòng điện dẫn trung bình một cách chính xác. Trong trường hợp dòng tải đầu ra giảm xuống dưới mức dòng cơ bản, dòng điện dẫn sẽ bằng 0 đối với một phần của trình tự chuyển mạch.

Điều này sẽ rõ ràng từ các dạng sóng được trình bày trong Hình 3, bởi vì mức đỉnh đến đỉnh của dòng gợn sóng không thể thay đổi theo dòng tải đầu ra.

Trong giai đoạn công suất tăng cường buck, nếu dòng điện dẫn cố gắng xuống dưới 0, nó chỉ dừng lại ở 0 (vì chuyển động dòng một chiều trong CR1) và tiếp tục ở đó cho đến khi bắt đầu hành động chuyển mạch tiếp theo. Chế độ làm việc này được gọi là chế độ dẫn không liên tục.

Một giai đoạn công suất làm việc của mạch tăng buck ở định dạng dẫn không liên tục sở hữu ba trạng thái đặc biệt thông qua mỗi chu kỳ chuyển đổi trái ngược với 2 trạng thái cho định dạng dẫn liên tục.

Trạng thái dòng điện dẫn trong đó tầng công suất nằm ở ngoại vi giữa cài đặt liên tục và không liên tục được trình bày trong Hình 4.

Trong trường hợp này, dòng điện dẫn đơn giản giảm xuống 0 trong khi chu kỳ chuyển mạch tiếp theo bắt đầu ngay sau khi dòng điện đạt đến 0. Quan sát rằng các giá trị của IO và IO (Crit) được trình bày trong Hình 4 vì IO và IL bao gồm các cực đối lập.

Việc hạ thấp hơn dòng tải đầu ra đặt giai đoạn công suất thành dạng dẫn không liên tục. Điều kiện này được vẽ trong Hình 5.

Đáp ứng tần số giai đoạn công suất chế độ không liên tục khá khác với đáp ứng tần số chế độ liên tục được trình bày trong phân đoạn Mô hình giai đoạn công suất Buck-Boost. Ngoài ra, kết nối đầu vào đến đầu ra khá đa dạng như được trình bày ở phần dẫn xuất trang này:

Để bắt đầu suy ra tỷ lệ thay đổi trên điện áp giai đoạn công suất tăng cường buck-boost của chế độ dẫn không liên tục, hãy nhớ lại rằng bạn có ba trạng thái đặc biệt mà bộ chuyển đổi xem xét thông qua chức năng chế độ dẫn không liên tục.

Trạng thái BẬT là khi Q1 BẬT và CR1 TẮT. Trạng thái TẮT là khi Q1 TẮT và CR1 BẬT. Điều kiện IDLE là khi mỗi Q1 và CR1 đều TẮT. Hai điều kiện ban đầu rất giống tình huống chế độ liên tục và các mạch của Hình 2 có liên quan ngoài TOFF ≠ (1 − D) × TS. Phần còn lại của chuỗi chuyển mạch là trạng thái IDLE.

Ngoài ra, điện trở DC của cuộn cảm đầu ra, sự sụt giảm điện áp chuyển tiếp của diode đầu ra, cũng như sự sụt giảm điện áp trạng thái ON của nguồn MOSFET thường được cho là đủ phút để bỏ qua.

Khoảng thời gian của trạng thái BẬT là TON = D × TS trong đó D là chu kỳ làm việc, được cố định bởi mạch điều khiển, được biểu thị bằng tỷ số giữa thời gian bật với thời gian của một chuỗi chuyển mạch đầy đủ, Ts. Độ dài của trạng thái TẮT là TOFF = D2 × TS. Khoảng thời gian IDLE là phần còn lại của mô hình chuyển đổi được trình bày dưới dạng TS - TON - TOFF = D3 × TS. Các chu kỳ này được đưa ra với các dạng sóng trong Hình 6.

Nếu không kiểm tra mô tả toàn diện, các phương trình cho sự tăng và giảm dòng điện cuộn cảm được liệt kê dưới đây. Sự gia tăng dòng điện dẫn trong quá trình ở trạng thái BẬT được cấp bởi:

Đại lượng dòng điện gợn sóng, ΔIL (+), cũng là dòng điện dẫn đỉnh, Ipk vì ở chế độ không liên tục, dòng điện bắt đầu ở 0 mỗi chu kỳ. Sự giảm dòng điện dẫn trong quá trình ở trạng thái TẮT được trình bày bởi:

Cũng giống như tình huống chế độ dẫn liên tục, dòng điện tăng, ΔIL (+), trong thời gian BẬT và giảm dòng điện trong thời gian TẮT, ΔIL (-), giống hệt nhau. Do đó, cả hai phương trình này có thể được cân bằng và giải quyết cho VO để có được giá trị ban đầu của hai phương trình sẽ được sử dụng để giải tỷ số chuyển đổi điện áp:

Tiếp theo chúng ta xác định dòng điện đầu ra (điện áp đầu ra VO chia cho tải đầu ra R). Nó là giá trị trung bình trên một chuỗi chuyển mạch của dòng điện dẫn tại thời điểm đó khi CR1 trở nên dẫn điện (D2 × TS).

Tại đây, hãy thay thế kết nối cho IPK (ΔIL (+)) vào phương trình trên để nhận:

Do đó chúng ta có hai phương trình, phương trình cho dòng điện đầu ra (VO chia cho R) vừa suy ra và phương trình cho điện áp đầu ra, cả hai đều liên quan đến VI, D và D2. Tại thời điểm này, chúng tôi làm sáng tỏ từng công thức cho D2 cũng như sửa hai phương trình ngang hàng với nhau.

Sử dụng phương trình kết quả, một minh họa cho điện áp đầu ra, VO, có thể được mua. Liên kết chuyển đổi điện áp tăng cường buck-boost của chế độ dẫn không liên tục được viết bởi:

Kết nối trên hiển thị một trong những điểm khác biệt chính giữa hai chế độ dẫn. Đối với chế độ dẫn không liên tục, mối quan hệ thay đổi điện áp là một hàm của điện áp đầu vào, chu kỳ làm việc, điện cảm giai đoạn công suất, tần số chuyển đổi và điện trở tải đầu ra.

Đối với chế độ dẫn liên tục, kết nối thay đổi điện áp chỉ chịu ảnh hưởng của điện áp đầu vào và chu kỳ làm việc. Trong các ứng dụng truyền thống, giai đoạn công suất tăng cường buck được chạy trong sự lựa chọn giữa chế độ dẫn liên tục hoặc chế độ dẫn không liên tục. Đối với một cách sử dụng cụ thể, một chế độ dẫn được chọn trong khi giai đoạn nguồn được thực hiện để duy trì chế độ giống nhau.