在寬輸入電壓（VIN）應(yīng)用中，四開關(guān)降壓-升壓（4-switch buck-boost）轉(zhuǎn)換器因其靈活的電壓適應(yīng)能力，成為替代SEPIC、Cuk等多電感拓?fù)涞睦硐脒x擇。該結(jié)構(gòu)僅需一個電感即可實現(xiàn)VIN高于、低于或等于輸出電壓（VOUT）的全范圍調(diào)節(jié)，廣泛適用于電池供電設(shè)備、工業(yè)電源及車載系統(tǒng)等對空間和效率要求較高的場景。

如下圖所示，該拓?fù)溆伤膫€功率開關(guān)組成，工作模式依據(jù)VIN與VOUT的關(guān)系動態(tài)切換：

升壓模式：左上橋臂開關(guān)導(dǎo)通并保持，右下橋臂開關(guān)進(jìn)行PWM控制，形成傳統(tǒng)Boost結(jié)構(gòu)；

降壓模式：右上橋臂開關(guān)導(dǎo)通并保持，左下橋臂開關(guān)進(jìn)行PWM控制，表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)Buck結(jié)構(gòu)；

升降壓過渡模式：當(dāng)VIN接近VOUT時，四個開關(guān)均參與換相，通過調(diào)節(jié)平均電壓維持輸出穩(wěn)定。

熱環(huán)路分析與EMI優(yōu)化建議

不同工作模式下的熱環(huán)路分布有所不同：

在降壓模式下，主要熱環(huán)路位于輸入側(cè)，右側(cè)開關(guān)動作引發(fā)輻射噪聲；

在升壓模式下，熱環(huán)路集中在輸出側(cè)，左側(cè)開關(guān)切換帶來高頻干擾；

在升降壓模式下，兩個熱環(huán)路同時存在，EMI問題更為復(fù)雜，布局時應(yīng)優(yōu)先降低兩部分環(huán)路面積。

相比SEPIC拓?fù)洌拈_關(guān)結(jié)構(gòu)因使用單一電感，簡化了電路設(shè)計并節(jié)省PCB空間，但在模式切換過程中可能引入瞬態(tài)頻譜擾動。新一代IC（如ADI產(chǎn)品）已通過優(yōu)化控制算法和斜率補償技術(shù)顯著緩解此類問題，但仍需注意輸入變化速率，避免頻繁模式切換造成不穩(wěn)定。

工程師設(shè)計注意事項：

驅(qū)動刷新機制：頂部開關(guān)在持續(xù)導(dǎo)通狀態(tài)下仍需定期刷新，防止因長時間關(guān)閉導(dǎo)致驅(qū)動失效；

模式切換滯回設(shè)置：為避免在VIN緩慢變化時產(chǎn)生震蕩，控制器內(nèi)部通常設(shè)有滯回窗口，影響響應(yīng)速度；

反饋網(wǎng)絡(luò)隔離與精度：由于輸出極性可能與輸入一致，反饋路徑需考慮電氣隔離或共模誤差補償；

散熱與封裝選擇：高功率密度下MOSFET損耗較大，建議采用低RDS(on)器件，并結(jié)合良好散熱封裝或模塊化方案。

推薦型號及其適用場景：

LT3433：支持4V至60V輸入，輸出可調(diào)至3.3V~20V，500mA電流能力，適合寬輸入通用型升降壓設(shè)計；

LTC3114-1：集成同步整流，支持40V輸入/40V輸出，具備可編程輸出電流限制，適用于高精度恒流應(yīng)用；

LTM8083：uModule封裝，3V~36V輸入，輸出1V~36V連續(xù)可調(diào)，1.5A輸出電流，適合快速部署的小型化系統(tǒng)。

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總結(jié)而言，四開關(guān)降壓-升壓拓?fù)湟云鋯坞姼薪Y(jié)構(gòu)、高效能表現(xiàn)和寬VIN/VOUT適應(yīng)能力，成為現(xiàn)代電源系統(tǒng)中的重要組成部分。對于工程師而言，深入理解其工作原理、熱環(huán)路行為以及合理選型，是實現(xiàn)高性能電源設(shè)計的關(guān)鍵所在。