第4章DCDC電路的仿真

第4章DC-DC電路的仿真不帶隔離變壓器的直流-直流變換器：降壓（Buck）斬波電路升壓（Boost）斬波電路升降壓（Buck-Boost）斬波電路Cuk斬波電路4.1降壓（Buck）變換器1.Buck變換器連續(xù)導(dǎo)電模式電壓增益M為2.Buck變換器不連續(xù)導(dǎo)電模式圖4-5Buck變換器電感電流為0時(shí)的工作狀態(tài)電壓增益M為3.電感電流連續(xù)的臨界條件圖4-6電感電流處于臨界狀態(tài)臨界電感值為4.紋波電壓ΔU0及電容計(jì)算例4-1

設(shè)計(jì)一個(gè)降壓變換器，輸入電壓為200V，輸出電壓為50V，紋波電壓為輸出電壓的0.2%，負(fù)載電阻為20Ω，工作頻率為20kHz。分別仿真將工作頻率改為50kHz，電感改為約臨界電感值的一半進(jìn)行對(duì)比分析。解：1）計(jì)算參數(shù)④根據(jù)紋波電壓的要求計(jì)算電容值2）建立仿真模型3）仿真結(jié)果分析4.2升壓（Boost）變換器圖4-18Boost變換器電路拓?fù)鋱D4-19Boost變換器電感電流連續(xù)時(shí)兩種狀態(tài)1.Boost變換器電感電流連續(xù)模式2.Boost變換器電感電流連續(xù)模式圖4-21電感電流斷續(xù)3.電感電流臨界連續(xù)條件臨界電感值為4.紋波電壓ΔU0及電容計(jì)算例4-2將一個(gè)輸入電壓在3-6V的不穩(wěn)定電源升壓到穩(wěn)定的15V，紋波電壓低于0.2%，負(fù)載電阻10Ω，開關(guān)管選擇MOSFET，開關(guān)頻率為40kHz，要求電感電流連續(xù)。設(shè)計(jì)仿真參數(shù)、搭建仿真模型并分析結(jié)果。將電感值分別減小為臨界電感的一半和三分之一，仿真分析電感電流斷續(xù)時(shí)的Boost變換器的工作情況。解：1）計(jì)算參數(shù)

①確定占空比調(diào)節(jié)范圍③選擇電容值②臨界電感值為2）建立仿真模型3）仿真結(jié)果分析4.3升降壓（Buck-Boost）變換器1.Buck-Boost變換器電感電流連續(xù)模式圖4-29Buck-Boost變換器拓?fù)鋱D4-30Buck-Boost變換器電感電流連續(xù)

當(dāng)Dc=0.5時(shí)，U0=Us；當(dāng)Dc<0.5時(shí)，U0<Us；當(dāng)Dc>0.5時(shí)，U0>Us。圖4-31升降壓變換器工作波形2.Buck-Boost變換器電感電流不連續(xù)模式3.Buck-Boost變換器電感電流臨界連續(xù)模式圖4-32Buck-Boost電感電流斷續(xù)狀態(tài)4.紋波電壓ΔU0與電容4.4丘克（Cuk）變換器1.丘克變換器電流連續(xù)模式圖4-36Cuk變換器電路拓?fù)鋱D4-37Cuk變換器工作狀態(tài)T導(dǎo)通，二極管D截止，i1使電感L1儲(chǔ)能，C1放電電流i2使L2儲(chǔ)能，并供電給負(fù)載，iT=i1+i2。T截止，二極管D導(dǎo)通，電源和L1釋能電流i1向C1充電，同時(shí)L2的釋能電流i2維持負(fù)載，iD=i1+i2。Cuk變換器連續(xù)模式的工作波形結(jié)論：為升降壓變換器。當(dāng)Dc=0.5時(shí)，U0=Us；當(dāng)Dc<0.5時(shí)，U0<Us；當(dāng)Dc>0.5時(shí)，U0>Us。圖4-38丘克變換器工作波形

2.丘克變換器電流不連續(xù)模式在一個(gè)開關(guān)周期中開關(guān)管T的截止時(shí)間內(nèi)，若二極管電流總是大于零，則為電流連續(xù)；若二極管電流一段時(shí)間電流為零，則為電流斷續(xù)工作；若二極管電流在Ts時(shí)刻剛降為零，則為臨界狀態(tài)。Cuk變換器不連續(xù)狀態(tài)的工作波形例4-4仿真一個(gè)Cuk變換器，輸入為20V，輸出范圍5~30V。1.建立例4-1或