DC-DC 轉換器是電源管理中的核心元件，廣泛用於電壓調節與功率轉換。
本文將介紹三種基本拓撲：降壓型 (Buck)、升壓型 (Boost) 與 升降壓型 (Buck-Boost)，並說明設計中關鍵的 伏秒平衡 (Volt-Second Balance) 原理。
⚡ 三種基本拓撲比較
| 拓撲 | 電壓轉換關係 | 典型應用 | 開關與二極體配置 |
|---|---|---|---|
| Buck (降壓) |
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝑖𝑛 ⋅ 𝐷 (D 為佔空比，0 < D < 1) | 將較高電壓轉為較低電壓，如 12V → 5V 供電給邏輯電路。 | 串聯開關 (MOSFET) + 續流二極體 |
| Boost (升壓) |
𝑉𝑖𝑛 = 𝑉𝑜𝑢𝑡 ⋅ ( 1 − 𝐷 ) (D 為佔空比，0 < D < 1) | 將較低電壓升為較高電壓，如電池 3.7V → 5V USB 供電。 | 並聯開關 (接地) + 升壓二極體 |
| Buck-Boost (升降壓) |
𝑉𝑖𝑛 ⋅ 𝐷 = 𝑉𝑜𝑢𝑡 ⋅ ( 1 − 𝐷 ) (輸出極性相反，可升可降) | 電池供電系統，輸入電壓可能高於或低於輸出，如鋰電池 3~4.2V → 穩壓 3.3V。 | 開關與二極體組合，電感儲能傳遞。 |
📘 基於學習整理
⚖️ 伏秒平衡 (Volt-Second Balance)
伏秒平衡是電感在穩態工作時必須遵守的基本定律：
電感在一個開關週期內，電壓-時間乘積的總和為零。
換句話說，電感充電期間的「伏秒積」等於放電期間的「伏秒積」，以確保磁通量不會持續累積而導致飽和。這三種轉換器（Buck、Boost、Buck-Boost）的穩態分析都基於此原則來推導電壓轉換比。
📌 實際設計時，需考慮開關頻率、電感值與輸出電容，以確保伏秒平衡成立並獲得穩定輸出。
🔗 延伸閱讀： 更多資訊請參考 「Buck Converter」， 「Boost Converter」， 「Buck-Boost Converter」， 「Control Mode」
