boost变换器电感电流连续性分析

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1、Boost变换器电感电流连续性分析·高赞·115-Boost变换器电感电流连续性分析(西安科技学院自动化系高昔西安710054)【摘要】本文利用Boost变换界在开关接通和断开两种情况下的电压电流关系分析了电感电流连续的参数条件，给出了临界电感的确定方法和变换幕电压嘴益M随占空比D变化的临界关来及曲线圈。【关扭词】变换尽电感电流临界连续条件1引言解(1)式，并由图2得根据文献[1]。在Boost变换器中，如果电感iL(ti)一工L:一工L1+亡Ustl(2)量太小，就会出现电流不连续的工作状态。在相同功率时，晶体管和二极管的最大瞬时电流比连续状态时要大，同时抽出

2、直流电压的纹波也会增加.另外，当电感电流不连续时，也会出现自徽振荡。增加电感量到一定值，电流就进入连续工作状态，翰入电流就不是脉动的，电压纹波也会减小;自激振荡消除。但电感大了以后就会使开关电源的重量增加，成本提高。所以有必要详细分析在Boost图2电感电流连续示意图变换器中使电感电流连续时的各参数关系。T:截止，D导通时2电感电流连续性分析Boost变换器电路如图1所示。d-z1iL+-1d`L+*1i;一us(3)01-J、七口L月J、训皿、二曰、曰这是一个线性二阶常系数非齐次傲分方程，则特征根为,i1C+土'RS1.z=-nl.z=-赢士了(渝，:一击三u

3、c}IR要使根号内大于零，则有L>4R'C一般很难满足该条件，所以令图1Boost变换器电路图S1.a，一。Ls=-S士1w(4)式(3)的解为为了推导方便，假定开关晶体管Tr，二极管D均是理想元件，即导通压降为零和截止偏电流i,,(t)=K,e'0}(一+K,·一+青(5)为零，电感、电容为理想元件，电阻均为零，并设电由图2知iL(tl)=ILy，并设输出电压中的纹感工作未饱和(在线性区).波电压与愉出电压的比值小到可忽略不计，其值根据文献[1]知道，若Boost变换器中的各参为Uo，有diL/dtI,_、二(Us-Ua)/L。所以可得常教固定不变，电感电流i

4、L连续时的最大值I“和最数K,和K,，并当t=T时，得小值ILI固定不变石如图2所示。图中Us是直流翰iL(T)=IL1=入电压，T为开关周期，开关闭合时间为ti.1f，U，-u。，一u_，二.、一心r书;一卫+a,(Iu--)」e-','‘一，1少由图1所示方向可列出变换器中电压电流的a8-n,飞‘L‘一，““苦R关系方程。Tr导通,D截止时一FUs-U0+n1(I。一Us)je'e。一、)l+1Is(6)LL’一1、‘“R’K_di,L电;于=Us(1)口c整理(2)---,(6)式，并将(4)式代人，得.116.工矿自动化IL,=B/A(7)在M和D确定以

5、后，可得出ILl随电感L式中的变化曲线如图4所示。A=(a:一。:)一‘[ale-SST-}>>-axe-"``T-`'}]-I-10.4-一，-一-一~一-一~不=1一(}a/})eaa-`,)sin仁m(T-t,)+阳B=二习a2-alLst,[a:一、{·一:一、二一〕份椒蛋+%-1a1fUs-LUa〔一‘r-,,’一“一’'>]甚镇智-URs[a:一、(r-,,)-a。一、(一、)〕卜URs刁2=(--,o/wL)U.t,e-'-`,'sin[m(T-t,)+(d]刁月}-Us.-LUoee_aa-y'sin[m(T-t,)]11.21滩1.82L竺咬化

6、范团x1少+工R，1-坦e'(T-`dsin[m(T-t,)+R]其牛图4电感电沈随L变化曲线由图4可得出，在占空比D一定时，要使电}=I/-工c感电流连续时的最小电感值(即I,.,过零时的值).月=tg,(m/8)在实际中IL,<。的值是不存在的。要使电感L中的电流连续，由图2可知必需3实验结果使I,,->o。所以由(7)式可得电压增益如图1所示，实验参致及条件为:M<-X,(8)US二9V,C二2200KF,R=6841,T=0.41ps;式中PWM波由SG3524开环产生，开关管用TRF620X一之e-'-Y(w.tlsin[m(T-t,)+R]场效应管。

7、实验用电感L=150pH,通过调占空比+sin[m(T-tl)]}D实现电感电流连续,D=0.4146,UO=15.1V(M=1.678).将以上参数代入(7)式得图4，知L一责{卜m·一‘n[m(T-ti)+p]}=132pH时电流过零，电感误差为11.3%;计算e-"T-`,)sin[ra(T-t,)]得出D为。.4039，误差为2.6YD，误差的原因之一田L一是分析所用元件参数是理想的，之二是由橄t令t,=TD可由(8)式得出电压增益M随占误差产生的。此时UGS和电感电流的波形如图5空比D的变化曲线如图3所示.由图3可见，M总是大于1。所示。汉粼乏图5临界

8、时UGS和电感电注波形当