Buck-Boost變換器原理.doc

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1、淺談Buck/Boost變換器Buck變換器原理?Buck變換器又稱降壓變換器、是一種輸出電壓小于輸入電壓的單管不隔離直流變換器,串聯(lián)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源、三端開(kāi)關(guān)型降壓穩(wěn)壓器。1.線路組成圖1（a）所示為由單刀雙擲開(kāi)關(guān)S、電感元件L和電容C組成的Buck變換器電路圖。圖1(b)所示為由以占空比D工作的晶體管Tr、二極管D1、電感L、電容C組成的Buck變換器電路圖。電路完成把直流電壓Vs轉(zhuǎn)換成直流電壓Vo的功能。圖１　Buck變換器電路2.工作原理當(dāng)開(kāi)關(guān)S在位置a時(shí)，有圖2(a)所示的電流流過(guò)電感線圈L，電流線性增

2、加，在負(fù)載R上流過(guò)電流Io，兩端輸出電壓Vo，極性上正下負(fù)。當(dāng)is>Io時(shí)，電容在充電狀態(tài)。這時(shí)二極管D1承受反向電壓；經(jīng)時(shí)間D1Ts后（，ton為S在a位時(shí)間，Ts是周期），當(dāng)開(kāi)關(guān)S在b位時(shí)，如圖2（b）所示，由于線圈L中的磁場(chǎng)將改變線圈L兩端的電壓極性，以保持其電流iL不變。負(fù)載R兩端電壓仍是上正下負(fù)。在iL

3、s，在開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，is>0，開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，is=0，故is是脈動(dòng)的，但輸出電流Io，在L、D1、C作用下卻是連續(xù)的，平穩(wěn)的。圖２　Buck變換器電路工作過(guò)程Boost變換器Boost變換器又稱為升壓變換器、是一種輸出電壓高于輸入電壓的單管不隔離直流變換器,并聯(lián)開(kāi)關(guān)電路、三端開(kāi)關(guān)型升壓穩(wěn)壓器。1.線路組成線路由開(kāi)關(guān)S、電感L、電容C組成，如圖1所示，完成把電壓Vs升壓到Vo的功能。圖１2.工作原理當(dāng)開(kāi)關(guān)S在位置a時(shí)，如圖2(a)所示電流iL流過(guò)電感線圈L，電流線性增加，電能以磁能形式儲(chǔ)在電感線圈L中。此時(shí)，電容C

4、放電，R上流過(guò)電流Io，R兩端為輸出電壓Vo，極性上正下負(fù)。由于開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，二極管陽(yáng)極接Vs負(fù)極，二極管承受反向電壓，所以電容不能通過(guò)開(kāi)關(guān)管放電。開(kāi)關(guān)S轉(zhuǎn)換到位置b時(shí)，構(gòu)成電路如2(b)所示，由于線圈L中的磁場(chǎng)將改變線圈L兩端的電壓極性，以保持iL不變。這樣線圈L磁能轉(zhuǎn)化成的電壓VL與電源Vs串聯(lián)，以高于Vo電壓向電容C、負(fù)載R供電。高于Vo時(shí)，電容有充電電流；等于Vo時(shí)，充電電流為零；當(dāng)Vo有降壓趨勢(shì)時(shí)，電容向負(fù)載R放電，維持Vo不變。圖２　Boost變換器電路工作過(guò)程由于VL+Vs向負(fù)載R供電時(shí)，Vo高于

5、Vs，故稱它為升壓變換器。工作中輸入電流is=iL是連續(xù)的。但流經(jīng)二極管D1電流確實(shí)脈動(dòng)的。由于有C的存在，負(fù)載R上仍有穩(wěn)定、連續(xù)的負(fù)載電流Io。Buck/Boost變換器也稱升降壓式變換器，是一種輸出電壓既可低于也可高于輸入電壓的單管不隔離直流變換器，但其輸出電壓的極性與輸入電壓相反。Buck/Boost變換器可看做是Buck變換器和Boost變換Buck/Boost變換器：也稱升降壓式變換器，是一種輸出電壓既可低于也可高于輸入電壓的單管不隔離直流變換器，但其輸出電壓的極性與輸入電壓相反。Buck/Boos

6、t變換器可看做是Buck變換器和Boost變換器串聯(lián)而成，合并了開(kāi)關(guān)管。Buck/Boost變換器也有CCM和DCM兩種工作方式，開(kāi)關(guān)管Q也為PWM控制方式?！　DO的特點(diǎn)：　?、俜浅５偷妮斎胼敵鲭妷翰睢　、诜浅Ｐ〉膬?nèi)部損耗　?、酆苄〉臏囟绕啤　、芎芨叩妮敵鲭妷悍€(wěn)定度　?、莺芎玫呢?fù)載和線性調(diào)整率　?、藓軐挼墓ぷ鳒囟确秶　、咻^寬的輸入電壓范圍　?、嗤鈬娐贩浅：?jiǎn)單，使用起來(lái)極為方便　　DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式Ts不變，改

7、變ton(通用)，二是頻率調(diào)制方式，ton不變，改變Ts(易產(chǎn)生干擾)。其具體的電路由以下幾類：　　(1)Buck電路——降壓斬波器，其輸出平均電壓U0小于輸入電壓Ui，極性相同。　　(2)Boost電路——升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于輸入電壓Ui，極性相同?！　?3)Buck-Boost電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電感傳輸?！　?4)Cuk電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電容傳輸。　　DC-DC分為BUCK

8、、BUOOST、BUCK-BOOST三類DC-DC。其中BUCK型DC-DC只能降壓，降壓公式：Vo=Vi*D　　BOOST型DC-DC只能升壓，升壓公式：Vo=Vi/(1-D)　　BUCK-BOOST型DC-DC，即可升壓也可降壓，公式：Vo=(-Vi)*D/(1-D)　　D為充電占空比，既MOSFET導(dǎo)通時(shí)間。0