有唐一代三百年间，其统治阶级之变迁升降，即是宇文泰“关中本位政策”所鸠合集团之兴衰及其分化。盖宇文泰当日熔冶关陇胡汉民族之有武力才智者，以创霸业；而隋唐继其遗产，又扩充之。 - 陈寅恪·《唐代政治史述论稿》
根据陈寅恪先生的观点，西魏宇文泰受形势所迫创立关陇集团，立府兵制，设八柱国，与东魏之高欢、江南之萧梁相抗衡。该集团熔冶关陇胡、汉之有武力才智者，入则为相，出则为将，自无文武分途之事。不存在当今社会“文科生不懂电路，理科生不会写诗”的尴尬。关陇集团不仅左右了西魏、北周的政局，而且影响隋、唐两朝的政治发展。
在手机电源设计上，四开关管Buck or Boost（BOB）变换器是一种功能强大的拓扑，它融合了Buck（降压）和Boost（升压），如同关陇集团胡汉融合，宇文泰、元欣、李虎、李弼、于谨、独孤信、赵贵、侯莫陈崇等强人辈出一般。
背景
我们都知道，现在手机的续航焦虑是拉满的，如果让你主导降功耗，提升手机使用时长（DOU），你会怎么做？怎么卷？
手机的电池电压（VBAT）决定了系统电压（VPH_PWR，也称VSYS），当前大致在3.2~4.45V之间变化。手机里面的模块对电源噪声极为挑剔，故LDO用的较多。但不能直接把VSYS接到LDO的输入，暂不说电压值是否合适，这样效率太低了。所以一般把开关电源（DC/DC）当做中间级，输出一个中间态的电压，如下图所示：
这种“DC/DC + LDO”的架构可谓兼顾了效率和噪声。DC/DC效率高，将系统电压VPH_PWR转换到一个中间电压，然后为LDO供电，LDO的PSRR高，最终负载模块看到的是一个洁净、稳定的电压。
而这个中间级DC/DC，单独用Boost或者Buck都是行不通的，假使我们期望DC/DC输出中间态电压3.5V，3.2~4.45V到3.5V，不是单独的Buck或Boost能完成的，臣妾做不到哇。
此外，就算不care效率，手机的关机电压可是越来越低的（3.4V→3.2V→3.0V），后续可能更低。而有的芯片可能没跟上生态发展，不适应这么低的输入电压，那又该如何解决呢？
基于以上背景，四开关BOB（Buck or Boost）横空出世，C位出道，在手机电源中占据关键位置，高通平台中称为VREG_BOB。
它的形状是一个 H桥，电感放在中间的横梁，通过四个开关管的不同通断组合，实现不同的变换功能。
BOB的演进
为了实现的BOB，业界最开始并不是四开关BOB，而是由其他架构演进而来。
第一种为级联架构，如下图所示，你需要的不是降压或者升压吗。那我同时提供两种拓扑，把它们级联起来，先Boost在Buck不就行了吗？
这种方式肯定能实现预期目标，但是电路效率低，器件用量多，费钱又费电，在寸土寸金的电路板中不是一种理想的解决方案。
但我们可以对级联结构进行改进，如下图，两个DC/DC可以简化为共用一个电感，从而节省器件，这就形成了两开关BOB。
虽然省了点器件，但效率还是差点意思，我们可以换掉续流二极管，用MOS来替代，这样就得到了四开关BOB结构，电源界由此就多了一位ACE。
BOB变换类型
如前面所述，四开关BOB的四个开关管进行通断组合，可以实现不同类型的变换，那么具体是如何实现的呢？
1、Buck变换的实现
当Vin>Vo，表明输入电压高于所要输出的目标电压，需要降压。
那如何进行控制呢？如下图：
- Q3常通，Q4常断；
- Q1和Q2以Buck变换器的方式交替开关，Q1为上管（控制管），Q2作为下管（续流管）。
此时电路就成了一个同步Buck变换器。可以通过调节Q1驱动的占空比来控制输出电压，公式为Vout = D * Vin。
其驱动示意图如下图：
2、Boost变换的实现
当Vin<Vout，表明输入电压低于所要输出的目标电压，需要升压。
控制同理：
- Q1常通，Q2常断；
- Q3和Q4以Boost变换器的方式交替开关，Q4为控制管，Q3为同步整流管。
此时电路就是一个同步Boost变换器。通过调节Q4驱动的占空比来控制输出电压，公式为Vo = Vin / (1 - D_boost)。
3、直通模式的实现
当Vin≈Vout时的变换是真正有技术含量的地方，这里涉及到各家的竞争力，故datasheet中均介绍的不甚详细
有的芯片公司采用直通的策略，即Q1和Q3常通，Q2和Q4常断，此时电感L被连接到输入和输出之间。如果忽略开关管和电感的导通压降，则Vout≈Vin。
也有的公司采用组合工作模式，即在一个周期内，组合进行Buck和Boost的动作。例如先以Buck方式工作一段时间，再以Boost方式工作一段时间，控制更复杂些，但纹波特性较好。
BOB的控制器
四个开关管搭配控制器才能实现完整的BOB功能，业界很多四开关BOB控制器，如TI的LM5175，更为详细的介绍可以查阅datasheet。
总结
四开关管Buck-Boost变换器是一种高性能的DC-DC变换器。通过巧妙的开关组合，将Buck和Boost拓扑融合在一个电路中，实现了宽范围、高效率、同相的电压转换。虽然比基本拓扑复杂，但在面对输入电压大幅波动的电子系统设计时，它业已成为不可或缺的解决方案。
能灵活适应变化的，才是真正的王者，如同关陇集团“取塞外野蛮精悍之血，注入中原文化颓废之躯，旧染既除，新机重启，扩大恢张，遂能别创空前之世局”。
