buckbo效的率分析精选

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1、现代电力电子技术课程报告BUCK-BOOST电路效率分析姓名：孙超（201030210715）李庆振（201030210717）卢兴军（201030210725）指导老师：吴卫民老师物流工程学院院（部）电力电子与电力传动专业2011年1月14现代电力电子技术课程报告BUCK-BOOST电路效率计算第一章BUCK-BOOST电路简要分析1.1概述电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋。其中Buck-Boost变换器既可以提升电压又可

2、以降低电压,其电路拓扑简洁,输入电压范围宽,负载短路时可靠性高等优点,但是其输出电压极性与输入电压极性相反。由于同一个电池不能被同一装置中的多个部分作为电源使用,而且其他拓扑电路需要使用变压器或线性调节器,致使装置的重量增加、效率降低。因此最可行的拓扑结构就是Buck-BoostDC/DC变换器,因此对其研究对电子设备有很深远的意义。本文详细的分析了Buck-Boost电路中各器件的损耗问题，并且详细的计算其效率，对以后的深入研究具有长远意义。1.2理想电路工作原理分析Buck-Boost变换器是输出电压既可以高于也

3、可以低于输入电压的单管不隔离DC-DC拓扑。主电路的元件由开关管，二极管，电感，电容等构成。输出电压的极性与输入电压相反。这里只考虑Buck-Boost变换器电感电流连续工作方式。为分析稳态特性，简化推导公式的过程，特作以下几点假设：（1）开关晶体管、二极管均为理想器件，也就是可以快速的导通与关断，而导通时压降为零，关断时漏电流为零（2）电感电容为理想元件。电感工作在线性区而为饱和，寄生电阻为零，电容的等效串联电阻为零。（3）输出电压中的纹波电压与输出电压的比值小到可以忽略。14现代电力电子技术课程报告图1.1Buc

4、k-Boost电路图首先对MOSFET的开关状态进行分析，当MOSFET开通时，电路中分为两个回路：一个是个Vg－MOSFET－L回路，此时电源向电感充电，如图1.2；另一回路是C--R，电容向电阻供电保持负载电压稳定，图1.2MOSFET开通时等效电路当MOSFET开关管关断时，电感由于电流不能突变，产生反向自感电动势，此时由于二极管承受正向电压而开通，电感通过二极管续流，给负载供电以维持输出电压不变，同时也给电容充电，图1.3MOSFET关断时等效电路电路各个时刻的电压电流一个周期波形如下图所示：14现代电力电子

5、技术课程报告电压增益：设开关管MOSFET的导通占空比为D，二极管导通占空比为，稳态时，由电感电压由伏秒平衡可得：解得：1.3非理想电路分析14现代电力电子技术课程报告要求得实际电路的效率就必须对电路中存在的多种损耗进行考虑，需要我们就对实际电路进行分析，这里我们主要考虑到MOSFET的通态等效电阻，电感的等效电阻及二极管的等效（等效电压源和一个电阻）。于是可以到下面两个电路分别为MOSFET的导通和关断状态，如图1.4、图1.5，其中Ron代表MOSFET的通态电阻，Rd代表二极管的通态电阻，代表二极管的等效电压源

6、，代表电感工作时的等效电阻。图1.4非理想情况MOSFET开通状态图1.5非理想情况MOSFET关断状态对于上面两个电路最小无纹波近似并列出其KCL、KVL方程：式（1.1）式（1.2）将式（1.1）代入式（1.2）得：式（1.3）化简得：14现代电力电子技术课程报告式（1.4）由式1.4我们可以画出等效的电路图，如下图：图1.6根据受控源的比例关系可以画出变压器模型，如下图：图1.7等效变压器模型于是我们就可以把输出电压Vo表示出来式（1.5）14现代电力电子技术课程报告第一章器件的选择2.1基本参数的处理输入电压

7、：Vg=50V，输出电压：Vo=-20V，开关频率：=100KHz，负载：R=4下图为电感电流与电容电压的波形图2.1电感电流与电容电压波形由纹波率的要求，可以求得电路的滤波电感量与电容量如下所示：2.2功率器件的选择理想输出电压为-20V，负载4欧，流过负载的电流为5A，加在二极管的最大电压约为，所以我们选择快恢复二极管RF1001T2D：反向电压：200V平均正向电流Io：10A导通压降：0.93V反向恢复时间Trr：30ns14现代电力电子技术课程报告MOSFET开关管选择的是IRF510：导通时等效电阻漏源极

8、电压Vds：100V门极源极电压Vgs：20V开通时间：47ns关断时间：42ns门极和漏极总的电荷量=5.0nc于是可以确定出MOSFET的开关占空比M(D)：第一章损耗的计算在BUCK-BOOST的电路中我们主要考虑MOSFET的关断损耗、正常导通状态时损耗、二极管的恢复电荷损耗及器件的结电容造成的损耗。14现代电力电子技术课程报告3.1M