Buck-Boost变换器地设计与仿真.docx

文档 电直接进行降压或者升压变换，应用广泛。本文将对细的分析。 Buck/Boost 实用标准文案 概述 直流 - 直流变流电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电， 包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。 其中，直接直流变流电路又叫斩波电路，它包括降压斩波电路（ Buck Chopper ）、升压斩波电路（ Boost Chopper) 、升降压斩波电路（ Buck/Boost ）、Cuk 斩波电路、 Sepic 斩波电路和 Zeta 斩波电路共六种基本斩波电路。 升降压斩波电路同时具有 Buck 斩波电路和 Boost 斩波电路的特点，能对直流 Buck/Boost 升降压斩波电路进行详 实用标准文案 主电路拓扑和控制方式 2.1 Buck/Boost 主电路的构成 Buck/Boost 变换器的主电路与 Buck 或 Boost 变换器所用元器件相同，也由开关管、二极管、电感、电容等构成，如图 1 所示。与 Buck 和 Boost 不同的是电感 L 在中间，不 在输出端也不在输入端，且输出电压极性与输入电压极性相反。开关管也采用 PWM控制方式。Buck/Boost 变换器也由电感电流连续和断续两种工作方式，但在实际应用中，往往要求电流不断续，即电流连续，当电路中电感值足够大时，就能使得电路工作在电流连续的 状态下。因此为了分析方便，现假设电感足够大，则在一个周期内电流连续。 V i 2 VD i1 iL V E ULL C UO R 图 2-1 Buck/Boost 主电路结构图 电流连续时有两个开关模态，即 V 导通时的模态 1，等效电路见图 2（a）；V 关断时的 模态 2，等效电路见图 2（b）。 V i 2 VD i1 V iL E U LL C U O R （ a） V导通 V i2 VD i1 L V i E ULL C UO R （ b） V 关断， VD续流 图 2-2 Buck/Boost 不同模态等效电路 文档 实用标准文案 2.2 电感电流连续时的工作原理及基本关系 电感电流连续工作时的工作主要波形见图 2-3 。 UGE t ton T iLmax iL IL iLmin t iLmax iV iLmin t iLmax iVD iLmin t U L E t U O 图 2-3 电感电流连续时的主要波形 为了方便分析，假设电感、电容的值足够大，并且忽略电感的寄生电容。 电感电流连续工作时， Buck/Boost 变换器有 V 导通和 V 关断两种工作模态。 在模态 1[0 ～t on] ： t=0 时， V 导通，电源电压 E 加在电感 L 上，电感电流线性增长，二极管 VD截止，负 载电流有电容 C 提供： L di E dt I o U o R dU o I o C dt 文档 实用标准文案 t=t on 时，电感电流增大到最大值 i Lmax，V 关断。在 V导通期间电感电流增加量 i L 为 iL E T 在模态 2[t on～T] ： L t=t on 时， V 关断， VD续流，电感 L 储存的能量转换为负载功率并给电容 C充电 ， i L 在输出电压 Uo 的作用下下降： L di L U o dt iLC dU o I o C dU o U o dt dt R t=T 时， i L 减小到最小值 i Lmin，在 t on~T 期间 i L 的减小量为 i L 为 iL U o toff U o (1 )T L L 此后， V 又导通，转入下一个工作周期。由此可见， Buck/Boost 变换器的能量转换有两个 过程：第一个是 V 开通 L 储存能量的过程， 第二个是电感能量向负载和电容 C转移的过程。 稳态工作时， V 导通期间 i L 增长量应等于 V 关断期间 i L 的减少量，或一个工作周期内 作用在电感 L 上电压的伏秒面积为零，有 U o (2-1) E 1 由式（ 2-1 ）知，若α =0.5 ，则 U =E；若α 0.5 ，则 U E；若α 0.5 ，则 UE。若不计变 o o o 压器损耗，则输入电流平均值 I i 和输出电流的平均值 I o 之比为 I i （2-2 ） I o 1- 开关管 V 截止时，加于集电极和发射极间电压为输入电压与输出电压之和，这也是二极管VD截止时所承受的电压 U ce U VD E U o E U o 1- （2-3 ） 由图 3 可见，电感电流平均值 I L 等于 V和 VD导通期间流过的电流平均值 I V和 I VD之和， 即 I L i Lmax i L min IV I VD 2 i L i Lmax i L min E Lf