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1、第10卷第27期2010年9月科学技术与工程Vol10No27Sep.201016711815(2010)27664805ScienceTechnologyandEngineering2010SciTechEngng机电技术BuckBoost变化器的仿真分析李雪莉(中国石化集团管道储运公司潍坊输油处,滨州256600)摘要PSpice是一款功能强大的电路仿真软件,仿真结果十分接近电路的真实状态。应用PSpice对BuckBoost变换器的全部工作过程进行了仿真与分析,BuckB
2、oost电路的工作过程包括电路启动时的瞬态工作过程和稳态工作过程。对电路中储能元件的各种工作状态进行了分析,给出了大量直观的仿真波形,从而更进一步了解了BuckBoost变换器。关键词BuckBoost变换器PSpice暂态分析稳态中图法分类号TM46;文献标识码A电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前管,在外部脉冲信号的激励下工作于开关状态,Q导发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,通,输入电流流经电感Lf和开关管Q,电感L储能;开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋。其开关管Q截止时
3、,续流二极管D导通,电感Lf向负中BuckBoost变换器既可以提升电压又可以降低电压,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[1]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[2]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BuckBoostDC/DC变换器,因此对其研究对电子设备有很深远的意义。由图1BuckBoost变换器的电路图于传统资料中仅给出电路分析过程比较烦琐,不利于[3]理解电路的整个工作
4、过程和升降压原理。本文采载R供电,同时给电容C充电,电感Lf释放能量,在用PSPICE软件进行仿真,直观、详细的描述了Buck理想情况下,该电路输出电压:Boost电路由启动到达稳态的工作过程,利于真正掌DV0=Vin(1)1-D握BuckBoost电路的工作原理。式(1)中,D为BuckBoost变换器的占空比,当D=0.5时,V0=Vin;若D<0.5,则V01Boost变换器及其工作原理0.5时,V0>Vin。BuckBoost变换器的工作模式分为电感电流连续工作模式(CCM)和电感电流断续常用
5、的升降压(BuckBoost)变换器的原理如图[4]工作模式(DCM),其中电流连续模式的电路工作状1所示,其中Vin为输入直流电源,Q为功率开关态如图2(a)和图2(b)所示,电流断续模式的电路工作状态比电流连续模式多出一个电感电流为零2010年6月30日收到作者简介:李雪莉(1972),女,蒙古族,黑龙江嫩江人,研究方向:的工作状态,如图2(c)所示。输油管网系统的自动控制。Emai:lxiaotaiyang1234567@126.com。27期李雪莉:BuckBoost变化器的仿真分析6649图3BuckBoos
6、t变换器的PSpice模型图图2BuckBoost变换器的工作状态在电感电流连续的条件下,电路工作于两种状态:图4电感电流的仿真波形(1)当开关管Q导通、二极管D截止期间(t=更接近于Boost变化器。开关管每开通一次,电感0时),电源电压Vin全部加到电感Lf上,电感电流iLfLf储能即增加,每关断一次,Lf储能因向负载侧馈送线性增长。负载由滤波电容Cf供电。电感中的电而减小,故每个开关周期都有能量送到负载侧。Buck流线性上升。变换器的Lf在输出端,故电感电流就是负载电流。diLfLf=Vin(2)因为iLf脉动较小。
7、BuckBoost变换器的Lf在中间,dt所以输入和输出电流的脉动都很大,故通常输入与输当t=Ton时,iLf达到其最大值。出侧还需加滤波器。(2)当t=Ton时刻,Q关断,iLf通过二极管D续纹波电压:流,电感Lf的储能向负载和电容Cf转移,此时加在t011V0Lf上的电压为-V0,iLf线性减小。V0=icdt=I0D1TS=D1TS(6)Ct1CCRdiLfLf=-V0(3)式(6)中,t0~t1为开关闭合的时间。dt当t=TS(TS为开关管Q的开关周期)时,iLf达2PSpice仿真及其建模到其最小值。在Q导通期间的增
8、长量与关断期间的减小量相等。开关管Q截止时,加于其上的电压本文应用基于PSpice的OrCAD10.5软件对VQ为BuckBoost电路建模,将设计输入电压Vin为15V,VinV0VQ=Vin+V0==(4)脉冲频率为40kHZ的
