升降壓變換t電路

1、升壓變換電路升壓變換電路 1) 1) 定義：定義：直流輸出電壓的平均值高于輸入電壓的直流輸出電壓的平均值高于輸入電壓的變換電路稱為升壓變換電路，又叫變換電路稱為升壓變換電路，又叫Boost電路。電路。儲(chǔ)能儲(chǔ)能保持輸出電壓保持輸出電壓2 2）原理圖）原理圖 3）工作原理：）工作原理： ton工作期間：工作期間：二極管反偏二極管反偏 截止，電感截止，電感L L儲(chǔ)能，電容儲(chǔ)能，電容C C 給負(fù)載給負(fù)載R R提供能量。提供能量。 toff工作期間：工作期間：二極管二極管 導(dǎo)通，電源和電感導(dǎo)通，電源和電感L L經(jīng)二極經(jīng)二極管給電容充電，并向負(fù)管給電容充電，并向負(fù)載載R RL L提供能量。提供能量。 由電

2、感電壓伏秒平衡原理由電感電壓伏秒平衡原理得到輸出與輸入電壓的關(guān)得到輸出與輸入電壓的關(guān)系為：系為： 升壓變換電路升壓變換電路升壓變換電路及其波形升壓變換電路及其波形DUUtttUddoffoffon 10 總的來(lái)說(shuō)升壓過(guò)程就是一個(gè)電感的能量傳遞總的來(lái)說(shuō)升壓過(guò)程就是一個(gè)電感的能量傳遞過(guò)程。過(guò)程。 充電時(shí)，電感吸收能量，放電時(shí)電感放出能充電時(shí)，電感吸收能量，放電時(shí)電感放出能量。量。 如果這個(gè)通斷的過(guò)程不斷重復(fù)，就可以在電如果這個(gè)通斷的過(guò)程不斷重復(fù)，就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓。容兩端得到高于輸入電壓的電壓。 Boost變換器的效率很高，一般可達(dá)變換器的效率很高，一般可達(dá)92%以以上上升壓變

3、換電路升壓變換電路升壓變換電路參數(shù)計(jì)算升壓變換電路參數(shù)計(jì)算1 升壓電感升壓電感2 輸出電容輸出電容 L=U*D/ I* fs 式中U為輸入電壓，D為脈沖寬度I為電感電流的峰峰值fs為開(kāi)關(guān)頻率升壓變換電路參數(shù)計(jì)算升壓變換電路參數(shù)計(jì)算 式中Pout為輸出功率t為為開(kāi)關(guān)管保持時(shí)間， Vout為輸出電壓，Vout(min)為設(shè)定的輸出最小電壓值 )(tuLdUVDLCR)(tou)(tiD)(tiL采用功率MOSFET晶體管和二極管表示的BUCK變換器V1.電路組成全控型器件續(xù)流二極管電感線圈2.工作狀態(tài)a.V導(dǎo)通時(shí)此時(shí)，電源經(jīng)電感線圈向負(fù)載供電，電感線圈的電流不斷增長(zhǎng)，電感線圈貯存能量，二極管處于截

4、止?fàn)顟B(tài)。降壓變換電路降壓變換電路)(tuLVDLCR)(tou)(tiD)(tiL采用功率MOSFET晶體管和二極管表示的BUCK變換器V降壓變換電路降壓變換電路b.V截止時(shí)此時(shí)，電源脫離電路，電感線圈向負(fù)載供電，通過(guò)VD續(xù)流，釋放貯存的能量。電感電流不斷減小，直到V導(dǎo)通，下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始dUv 電感中的電流電感中的電流i iL L是否連續(xù)，取決于開(kāi)關(guān)頻率、濾波電感是否連續(xù)，取決于開(kāi)關(guān)頻率、濾波電感L和電容和電容C的數(shù)值。的數(shù)值。 降壓變換電路降壓變換電路電感電流波形圖電感電流波形圖v Buck變換器的可能運(yùn)行情況：變換器的可能運(yùn)行情況：電感電流連續(xù)模式電感電流連續(xù)模式電感電流臨界電感電流臨

5、界連續(xù)狀態(tài)連續(xù)狀態(tài)電感電流斷流模式電感電流斷流模式 由電感電壓伏秒平衡原理得到輸出與輸入電壓的關(guān)系為：由電感電壓伏秒平衡原理得到輸出與輸入電壓的關(guān)系為：vVout=DVout=D* *VinVin D D為占空比為占空比v輸出紋波電壓：輸出紋波電壓： 在在Buck電路中，如果濾波電容電路中，如果濾波電容C的容量足夠大，的容量足夠大，則輸出電壓則輸出電壓U0為常數(shù)。然而在電容為常數(shù)。然而在電容C為有限值的為有限值的情況下，直流輸出電壓將會(huì)有紋波成份。情況下，直流輸出電壓將會(huì)有紋波成份。輸出電壓紋波為輸出電壓紋波為 其中其中f為為buck電路的開(kāi)關(guān)頻率，電路的開(kāi)關(guān)頻率， fc為電路的截止頻率。為電

6、路的截止頻率。 它表明通過(guò)選擇合適的它表明通過(guò)選擇合適的L、C值，當(dāng)滿足值，當(dāng)滿足fcf 時(shí)，可以限制輸時(shí)，可以限制輸出紋波電壓的大小，而且紋波電壓的大小與負(fù)載無(wú)關(guān)。出紋波電壓的大小，而且紋波電壓的大小與負(fù)載無(wú)關(guān)。降壓變換電路參數(shù)降壓變換電路參數(shù)22200)(1 (28)1 (ffDLCfDUUc v1 占空比占空比v D=Vout / Vinv2 降壓電感降壓電感 L=(Vin-Vdsat-Vout)*Ton/Ipeak 其中Vin為輸入電壓，Vdsat為MOS管的導(dǎo)通壓降，Ton為導(dǎo)通時(shí)間 ，Ipeak 為電感的峰值電流降壓變換電路參數(shù)降壓變換電路參數(shù)v3 輸出電容輸出電容v電容主要是濾掉開(kāi)關(guān)紋波，選擇電容電容主要是濾掉開(kāi)關(guān)紋波，選擇電容C足足夠大，以使開(kāi)關(guān)頻率時(shí)的電容值阻抗遠(yuǎn)小夠大，以使開(kāi)關(guān)頻率時(shí)的電容值阻抗遠(yuǎn)小于負(fù)載阻抗于負(fù)載阻抗R，因此幾乎所有的電感電流，因此幾乎所有的電感電流紋波