### 4. Buck-Boost升降压模块

#### 模块描述
Buck-Boost升降压变换器可实现输入输出电压任意转换，输出既可高于也可低于输入电压。采用LT8710、TPS63000等芯片，输入范围宽（如2.5V-38V），输出可调，自动切换升压降压模式。特别适合电池供电（电压波动大）、汽车电子、新能源等应用。在电赛中用于宽范围电源适配、电池全程供电等场合。

#### 工作原理
```
反激式Buck-Boost拓扑：
[Vin] → [开关Q1] → [电感L] → [开关Q2] → [GND]
                       ↓
                  [输出电容C] → [Vout]

工作模式：
Buck模式 (Vin>Vout): Q1 PWM开关，Q2同步整流
Boost模式 (Vin<Vout): Q2 PWM开关，Q1同步整流
Buck-Boost模式 (Vin≈Vout): 两者混合

输出电压：独立于输入，由反馈环路控制
```

#### 技术指标
- **芯片型号**: TPS63000 (2.4MHz, 1.2A), LT8710 (250kHz-2MHz, 5A)
- **输入电压**: 1.8V-5.5V (TPS63000), 2.8V-38V (LT8710)
- **输出电压**: 1.2V-5.5V (TPS63000), 1.3V-37V (LT8710)
- **输出电流**: 1.2A (TPS63000), 5A (LT8710)
- **效率**: 最高96% (TPS63000), 95% (LT8710)
- **开关频率**: 2.4MHz (TPS63000), 250kHz-2MHz可调
- **静态电流**: 50μA (省电模式)
- **保护**: 过流、过温、UVLO、输出过压

#### 接口管脚定义

**TPS63000 (VQFN-10):**
| 管脚 | 名称 | 功能 | 说明 |
|------|------|------|------|
| 1 | PGND | 功率地 | 大电流地 |
| 2 | L1 | 电感端1 | 连接电感 |
| 3 | L2 | 电感端2 | 连接电感 |
| 4 | VOUT | 输出 | 输出电压 |
| 5 | FB | 反馈 | 500mV基准 |
| 6 | EN | 使能 | 启动控制 |
| 7 | PS/SYNC | 模式选择 | 省电/PWM/同步 |
| 8 | AGND | 信号地 | 模拟地 |
| 9 | VIN | 输入 | 1.8-5.5V |
| 10 | PAD | 散热焊盘 | 接PGND |

#### 板上设置和信号指示
- **输入电容**: 10μF陶瓷电容（X7R或X5R）
- **电感**: 2.2μH (TPS63000), 4.7μH (LT8710)，低DCR
- **输出电容**: 22μF陶瓷电容
- **反馈网络**: 精密分压电阻（0.1%精度推荐）
- **模式选择**: PS/SYNC引脚配置工作模式
- **EN控制**: 使能开关或电压检测
- **LED指示**: 输入输出状态指示
- **测试点**: 电压电流波形测试点

#### 电气指标
- **输入范围**: 1.8V-5.5V (宽范围版本2.5V-18V)
- **输出范围**: 可调1.2V-5.5V (或更高)
- **输出电流**:
  - 1.2A@Vout=3.3V (Vin=2.5V-5V)
  - 降额使用于大压差场合
- **效率**:
  - 3.6V→3.3V@500mA: 96%
  - 5V→3.3V@1A: 94%
  - 2.5V→3.3V@800mA: 93%
- **纹波**: <20mV (陶瓷电容)
- **启动时间**: <1ms
- **负载调整率**: ±1.5%
- **温升**: 典型10-20°C@1A

#### 使用说明
1. **电感选择**: 推荐值2.2μH，饱和电流>2×Iout(max)
2. **电容选择**: 陶瓷电容优于电解电容（低ESR）
3. **输出设置**: Vout = 0.5V × (1 + R1/R2)
4. **模式选择**:
   - PS/SYNC悬空：自动省电模式（轻载高效）
   - PS/SYNC接GND：强制PWM模式（低纹波）
   - PS/SYNC接时钟：同步模式（多模块同步）
5. **PCB布局**: 输入输出电容靠近芯片，L1/L2走线粗短
6. **热管理**: VQFN封装底部焊盘需良好接地散热
7. **启动顺序**: EN脚控制上电时序
8. **浪涌保护**: 输入端加TVS管保护

#### 全国大学生电子设计竞赛相关赛题
- **2021年**: 宽范围电源适配器
- **2019年A题**: 电动小车动态无线充电（电压波动大）
- **2017年A题**: 微电网模拟系统（双向变换）
- **2015年**: 电池供电全程稳压
- **未来趋势**: 新能源、储能、电动车相关题目

#### 应用技术要点总结
1. **模式切换**: 自动无缝切换Buck/Boost，输出稳定
2. **电池应用**: 适合锂电池3.0V-4.2V全程供电
3. **高效轻载**: 省电模式下轻载效率高
4. **输出隔离**: 输出与输入共地，非隔离拓扑
5. **电流能力**: 注意Vin/Vout比值对输出电流的影响
6. **EMI优化**: 高频开关需注意EMI，加共模电感
7. **双向变换**: 部分芯片支持双向功率流
8. **并联均流**: 多模块并联需同步和均流控制

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