最新升降压变换电路Buck-BoostPPT课件.ppt

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1、升降压变换电路Buck-Boost第3章直流变换电路1、定义：利用电力开关器件周期性的开通与关断来改变输出电压的大小，将直流电能转换为另一固定电压或可调电压的直流电能的电路称为直流变换电路(DC/DC变换电路)。也称为斩波器。2、分类：按变换器的功能:降压变换电路(Buck)、升压变换电路(Boost)、升降压变换电路(Buck-Boost)、正激式变换电路、反激式变换电路、库克变换电路(Cuk)和全桥直流变换电路等。3.1直流变换电路的工作原理工作原理：图中S是可控开关，R为纯阻性负载。在时间内当开关S接通时，电流经负载电阻R流过，R两端就有电压；在时间内开关T断开时，R

2、中电流为零，电压也变为零。TS为开关T的工作周期，ton为导通时间。由波形图可得到输出电压平均值：图3.1.1基本的斩波器电路及其负载波形3.2降压变换电路导通期间（ton）：电力开关器件导通T，电感蓄能，二极管D反偏。等效电路如图3.2.1(b).关断期间（toff）：电力开关器件断开，电感释能，二极管D导通续流。等效电路如3.2.1(c)所示；可以计算出输出电压的平均值为：图3.2.1降压电路及其波形图(3.2.3)改变D值就可以改变输出电压UO的大小。因为D是0～1之间变化的系数，因此输出电压UO总是小于输入电压Ud。所以称为降压变换电路。占空比：忽略功率损耗，由输入

3、输出功率平衡有：可得：改变D值就可以改变输出电压UO的大小。因为D是0～1之间变化的系数，因此输出电压UO总是小于输入电压Ud。所以称为降压变换电路。忽略功率损耗，由输入输出功率平衡有：电感中的电流iL是否连续，取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。3.2降压变换电路（Buck）图3.2.2电感电流波形图Buck变换器的可能运行情况：电感电流连续模式电感电流临界连续状态电感电流断流模式3.2降压变换电路(3.2.4)1）电感电流iL连续模式：在ton期间:电感上的电压为式中△IL=I2－I1为电感上电流的变化量，UO为输出电压的平均值。(3.2.5)(3.2.6)(3.

4、2.7)(3.2.8)(3.2.9)在toff期间:电感中的电流iL从I2线性下降到I1，则有根据式(3.2.4)、(3.2.5)可求出开关周期ＴS为上式中△IL为流过电感电流的峰－峰值，最大为I2，最小为I1。电感电流一周期内的平均值与负载电流IO相等，即将式(3.2.7)、(3.2.8)同时代入关系式△IL=I2－I1可得2）电感电流iL临界连续状态：变换电路工作在临界连续状态时，即有I1=0，由可得电流临界连续的电感值L0为：即电感电流临界连续时的负载电流平均值为：式中Iok为电感电流临界连续时的负载电流平均值。当实际负载电流Io＞Iok时，电感电流连续；当实际负载电

5、流Io=Iok时，电感电流处于临界连续;当实际负载电流Io＜Iok时，电感电流断续。(3.2.10)(3.2.11)输出纹波电压：在Buck电路中，如果滤波电容C的容量足够大，则输出电压U0被滤得非常平。然而实际中的电容不可能为无穷大，所以直流输出电压总会有纹波成份。电流连续时的输出电压纹波为其中f为buck电路的开关频率。它表明通过选择合适的L、C值，可以限制输出纹波电压的大小，而且纹波电压的大小与负载无关。（3.2.14）3.3升压变换电路（Boost）电路1)定义：直流输出电压的平均值高于输入电压的变换电路称为升压变换电路，又叫Boost电路。全控型电力器件开关电感，

6、用来储能2）原理图电容，用来保持输出电压3）工作原理：ton工作期间：二极管截止，电感L储能，电容C给负载R提供能量。如图(b).toff工作期间：二极管Ｄ导通，电感L经二极管Ｄ给电容充电，并向负载R提供能量。如图(c).3.3升压变换电路图3.3.1升压变换电路及其波形式中占空比D=ton/TS。当D=0时，U0=Ud，但D不能为1。0≤D＜1改变占空比D，就可以改变输出电压Uo。因为0≤D＜1，Uo≥Uin。所以称为升压变换电路。可以推得输出电压Uo与输入电压Ud之间的关系为：4）Boost变换器的可能运行情况：参考降压变换电路的计算方法，可得电感电流临界连续时的负载电

7、流平均值为：当实际负载电流Io＞Iok时，电感电流连续。当实际负载电流Io=Iok时,电感电流处于临界连续。当实际负载电流Io＜Iok时，电感电流断续。(2.3.11)输出纹波电压：在Boost电路中，如果滤波电容C的容量足够大，则输出电压U0被滤得非常平。然而实际中的电容不可能为无穷大，所以直流输出电压总会有纹波成份。电流连续时的输出电压纹波为上式表明通过选择合适的C值，可以限制输出纹波电压的大小。3.4升降压变换电路1)概述：升降压变换电路（又称Buck-boost电路）的输出电压平均值可以大于或小于输入直流电