在非隔離電源方案中，基礎拓撲的Buck、Boost、Buck-Boost電路中，前兩種已經(jīng)在前面章節(jié)進行了詳細描述。很多工程師對Buck和Boost電路都特別熟悉，只是對Buck-Boost不熟悉，這是因為現(xiàn)在電路設計中，以數(shù)字電路為主，不論是升壓還是降壓，一般都是以正壓為主。而Buck-Boost雖然這個拓撲可以降壓也可以升壓，但是產生的是一個負壓，例如：輸入電壓為12V，輸出電壓為-5V。

因為我們把第三種可以生成負壓的基本拓撲稱為Buck-Boost，同時日常工作中，我們還會把其他可以實現(xiàn)升降壓的電路稱為Buck-Boost，例如Buck電路和Boost電路級聯(lián)在一起實現(xiàn)可以升降壓的電路也稱為Buck-Boost，所以經(jīng)常給大家造成困擾。有些書籍會把這個拓撲結構稱為“反極性Buck-Boost”，也有的書籍把這個基本電路稱為反激“Fly-Back”(容易與隔離的反激電路混淆)，為了避免混淆，本書把第三種基本拓撲電路也稱為“反極性Buck-Boost”。

1.1 反極性Buck-Boost電路的工作過程

反極性Buck-Boost主要應用在OLED驅動、音頻等領域，與Buck、Boost一樣，反極性Buck-Boost也是由基本的開關、二極管和電感組成，如圖7.1所示。

降壓-升壓(Buck-Boost)轉換器將輸入電壓Vin的正直流電壓轉換為輸出端的負直流電壓Vout。當功率管Q1閉合導通時，電流的流向如圖7.2所示。

此時，輸入電壓Vin，電感L直接接到電源兩端。輸入電壓對電感直接進行充電，電感電流逐漸上升。導通瞬態(tài)時di/dt很大，故此過程中主要由輸入電容Cin供電。此時Q1相當于短路，電感L兩端的電壓為Vin。輸出端，Cout依靠自身的放電為RL提供能量。由于Q1是導通的，所以二極管D1的兩端電壓分別是Vin和Vout，由于Vout是負值，Vin是正值，所以D1是反向截止的，等同于斷開。

當功率管Q1關斷時，電流的流向見圖7.3。輸入端Vin給輸入電容充電。輸出端Vout，由于電感的電流不能突變，電感通過續(xù)流管D1給輸出電容Cout及負載RL供電。由于電感的電流流向不變，電感即給電容充電，同時也為負載RL供電，電流的流向為：負載電阻→肖特基二極管→L1上端。RL的下端是GND，也就是電壓為0V，RL的電流方向為從下往上，根據(jù)電流的流向RL的上端電壓Vout比其下端更低，是一個負值。

根據(jù)上面公式就可以看出：當占空比小于50%時，輸出為降壓;當占空比大于50%時，輸出為升壓。

隨著電子技術的提高，以及電子產品的發(fā)展，一些系統(tǒng)中經(jīng)常會需要負電壓為其供電。例如，在大功率變頻器，會使用負電壓為IGBT提供關斷負電壓;另外，在系統(tǒng)的運算放大器中，也會使用正負對稱的偏置電壓為其供電。如何產生一個穩(wěn)定可靠的負電壓已成為設計人員面臨的關鍵問題。

負電壓設計根據(jù)不同的負載電流有很多不同方案，以下是給出幾種目前市面比較常見的負壓方，可以根據(jù)不同用于場合使用合適的方案。

一、工頻變壓器輸出正負電壓

各位看到圖1的電路是否有很強的親切感，是否能想起大學時接觸電子設計時的情景?此經(jīng)典電路優(yōu)點比較明顯，電路結構簡單、極低干擾噪聲、穩(wěn)定性好;同時此電路也有缺點，輸入交流電范圍窄(一般是220VAC±5%)，體積重量大;雖然此電路缺點明顯目前還有一些應用采用此方案設計。此方案主要是利用變壓器產生負電壓在通過線性穩(wěn)壓器7905進行穩(wěn)壓。

二、電源模塊輸出負電壓

由于電子元件制造工藝技術越來越好，能量損耗越來越低，這樣一來越來越有利于電源的模塊化發(fā)展。而且在設計上也能做到小型化，輕型化設計。

1、非隔離負壓輸出負電壓

如圖3所示，此電源模塊應用與常用的LM7805類似，而且不需要安裝散熱片。如上圖，我們需要正負電壓給運放等供電時，只需要兩個ZY78xxS-500電源即可實現(xiàn)。

2、隔離電源模塊輸出正負電壓

在電力、工業(yè)、通訊等對抗干擾性能要求較高的場合，一般需要對電源進行隔離處理來隔離從總電源端的干擾。此種應用時如果需要用到負電壓，可以直接采用隔離電源模塊直接輸出正負電壓給系統(tǒng)供電。

三、Buck-Boost拓撲設計輸出負電壓

除了采用隔離模塊方案，我們還可以選擇芯片自己設計負壓電路，此處我們介紹一下較容易設計的非隔離負壓輸出Buck-Boost電路。如圖6此電路只需要主控芯片、電感、電容等芯片，目前MPS的DC-DC電源芯片都支持Buck-Boost的設計結構，可以根據(jù)不同輸出電流選擇合適型號。

拓撲中可以看出輸入電壓與輸出電壓極性是相反的，因此Buck-Boost拓撲結構又簡稱為倒相拓撲。圖7是采用MP2359DT設計的-15V電源電路，MP2359DT是采用SOT23-6的封裝，整個電路占用PCB面積較小。

負電壓設計方案多種多樣，哪一個方案適合你的設計，還是需要綜合考慮不同應用、不同技術要求而定。