1、boost变换器的工作原理

在说明反极性变换器之前，我们先说一下开关电源的工作原理，开关电源的作用主要是用于适配不同电平标准的器件，有升压电路（boost变换，step up）和降压电路（step down）。具体用于什么情形取决于电路工作的场景。如图1是一种典型的开关升压电路，它使用与当电源输入电压较低，不足以驱动下级负载时，用于提升电压以适配下级电压。

图1 升压电路（电路本身需要升压，所以要求V0>Vin）

这里假定mos管（N沟道增强型）为理想mos管，且D4为理想二极管（正向导通压降为0，反向雪崩电压无限大，其它电参数也视为理想状态），由于电感为理想电感，因此当电感回到初始状态时，电感上无能量储存。例如电感从电流为0增加到某个电流i，然后又减小到电流为0，那么电感上在电流充放电的这段时间内视为无能量消耗。

当电感处于充电状态时，进过ton时刻后，电流将为：

此时，若MOS管关断，且由于钳位效应，电感输出端将直接与输出电容等电位（二极管为理想二极管），根据电磁感应定律，此时输出电容上的电压变为：

toff为关断时间

因此，当SW1的脉冲占空比大于50%时，电路便可达到升压的目的。
 

2、boost变换器的控制环路

图2、基本的boost电路控制回路
 

图2是基本boost变换电路，通过测量输出电压和给定电压的差值，该差值信号送至占空比控制器，占空比控制器通过控制占空比实现电路的稳压输出。例如当输出电压降低，则和给定的电平形成较大的差值，该差值会形成对占空比的进一步增大，使输出电压进一步提升达到稳压的目的。
 

图1 基本的开关电源电路

图2 基本的开关电源控制（boost型）

图2是一种典型的开关电源控制框图，通过对负载端进行电压取样形成反馈电压与参考电平Vset形成误差电压Verr，该Verr控制占空比形成输出电压V0，考虑到负载扰动只会使电压降低，因此该电路只需对电压升高以补偿由于负载带来的压降损失，同时考虑到电感和电容是线性元件，那么提高通过增加占空比必然会得到稳定的电压输出。

这里若以图1的电路作为实例，则此时图2变成如图3的控制框图。

图3 图1的控制框图

可以看到，若给定了Vset，且考虑到当电路的输出完全跟踪了输入时（稳态）此时Verr=0；因此输出电压为Vload=Vset。若如图2的情形，在反馈端加入一个反馈机制，如比例反馈，设反馈因子为k，则当电路输出完全跟踪输入时，有：

因此，可以通过调节反馈因子得到任意输出的电压值（理想情况是这样，即电感永远不饱和，电容耐压满足条件，二极管不被击穿等）即: