电源拓扑结构介绍--Buck_and_Boost(第_3周1和周2)课件.ppt

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1、7/29/202117/29/20212复习：MOSFET的驱动电路1.三种驱动电路的应用场合及工作原理的分析。7/29/20213降压式变换器（BuckConverter）的介绍MOS管；续流二极管（freewheel）D；滤波电感L；滤波电容C；负载RL。1.Buck变换器的结构Buck变换器的结构如右图所示：7/29/202142.Buck变换器的工作原理分析Buck变换器存在两种导电模式，即连续导电模式CCM(ContinuousConductionMode)和不连续导电模式DCM(DiscontinuousConductionMo

2、de)。连续导电模式是指在一个周期内电感电流是连续的（两种开关模态a和b)；而不连续导电模式是指电感电流在一个周期内是断续的也就是有一段时间电感电流为零(三种开关模态a、b和c)。7/29/20215(a)(b)(c)Buck变换器工作在不同模态的等效电路7/29/20216Buck变换器在连续模式和不连续模式的主要波形7/29/20217讨论电感电流连续时变换器的工作原理(稳态）：分析之前作如下假设：（1）所有有源器件Q和D导通和关断时间为零。导通时电压为零，关断时漏电流为零。（2）在一个开关周期中，滤波电容电压，即输出电压Vout，有很

3、小纹波(电压），但可认为基本保持不变,其值为Vo。（3）电感和电容均为无损耗的储能元件。7/29/20218(1)模态1[0—Ton][对应于图(a)]在t=0时，Q1导通，Vin通过Q1加到二极管D1和输出滤波电感Lf、输出滤波电容Cf上以及给负载供电，因此续流二极管D1截止，电源Vin对电感Lf充电，其电流iLf线性上升，上升斜率为(Vin-Vo)/Lf。在t=Ton时，iLf达到最大值ILfmax。在Q导通期间，iLf的增长量ΔiLf（+）=7/29/20219(2)模态2[Ton—Ts][对应于图(b)]在t=Ton时，Q1关断，i

4、Lf通过二极管D1继续流通。加在Lf上的电压为-V0，iLf线性减小。下降斜率为-Vo/Lf。在t=Ts时，iLf达到最小值ILfmin。在Q截止期间，iLf的减小量ΔiLf（-）=在t=Ts时，Q1又导通，开始下一个开关周期。7/29/202110稳态工作时，电感电流iLf的波形为一个三角波，周期性地在ILfmin到ILfmax的范围内变化。Q导通期间ILf的增长量等于它在Q截止期间的减小量。即：3.Buck变换器的基本关系式由前面的分析可以得到：化简得到：7/29/202111稳态时，一个开关周期内输出滤波电容Cf的平均充电与放电电流为

5、零，故变换器输出电流I0就是iLf的平均值，即假定变换器的损耗为零，那么输出功率P0=V0*I0等于输入功率Pin=Vin*Iin，即推导ILfmax和ILfmin7/29/202112电感电流最大值和最小值分别为：通过开关管Q和二极管D的平均电流为：7/29/202113实际电容有损耗，即具有等效串联电阻ESR，这时输出电压脉动的计算公式为：7/29/202114升压式变换器（BoostConverter）的介绍MOS管；升压二极管（step-up）D；滤波电感L；滤波电容C；负载RL。1.Boost变换器的结构Boost变换器的结构如右

6、图所示：7/29/2021152.Boost变换器的工作原理分析Boost变换器存在两种导电模式，即连续导电模式CCM(ContinuousConductionMode)和不连续导电模式DCM(DiscontinuousConductionMode)。连续导电模式是指在一个周期内电感电流是连续的（两种开关模态a和b)；而不连续导电模式是指电感电流在一个周期内是断续的也就是有一段时间电感电流为零(三种开关模态a、b和c)。7/29/202116(a)(b)(c)Boost变换器工作在不同模态的等效电路7/29/202117Boost变换器在连

7、续模式和不连续模式的主要波形7/29/202118讨论电感电流连续时变换器的工作原理(稳态）：分析之前作如下假设：（1）所有有源器件Q和D导通和关断时间为零。导通时电压为零，关断时漏电流为零。（2）在一个开关周期中，滤波电容电压，即输出电压Vout，有很小纹波(电压），但可认为基本保持不变,其值为Vo。（3）电感和电容均为无损耗的储能元件。7/29/202119(1)模态1[0—Ton][对应于图(a)]在t=0时，Q1导通，Vin通过Q1升压电感Lf，其电流iLf线性上升，上升斜率为Vin/Lf。负载由滤波电容Cf供电。在t=Ton时，i

8、Lf达到最大值ILfmax。在Q导通期间，iLf的增长量ΔiLf（+）=7/29/202120(2)模态2[Ton—Ts][对应于图(b)]在t=Ton时，Q1关断，iLf通过二