BUCK-BOOST电路工作过程分析及说明

BUCK-BOOST电路工作过程分析及说明
一、直流斩波电路的基本原理
Buck/Boost变换器是输出电压可低于或高于输入电压的一种单管直流变换器,其电路如图4.8。与Buck和Boost电路不同的是,电感Lf在中间,不在输出端也不在输入端,且输出电压极性与输入电压相反。开关管也采用PWM控制方式。Buck/Boost变换器也有电感电流连续和断续两种工作方式,此处以电感电流在连续状态下的工作模式。
图4.8是电感电流连续时的主要波形。图4.10是Buck/Boost变换器在不同工作模态下的等效电路图。电感电流连续工作时,有两种工作模态,图4.11(a)的开关管Q导通时的工作模态,图 (b)是开关管Q关断、D续流时的工作模态。
图4.9电路
图4.10感电流连续工作波形
 
(a) Q导通                        (b) Q关断,D续流
图5.11 Buck/Boost不同开关模态下等效电路
城乡养老保险并轨二、电感电流连续工作原理和基本关系
电感电流连续工作时,Buck/Boost变换器有开关管Q导通和开关管Q关断两种工作模态。
1.在开关模态1[0~ton]:
t=0时,Q导通,电源电压Vin加载电感Ltrsf上,电感电流线性增长,二极管D戒指,负载电流由电容Cf提供:
                                    (2-1)
                                    (2-2)
                                    (2-3)
t=ton时,电感电流增加到最大值,Q关断。在Q导通期间电感电流增加量
                                (2-4)
2.在开关模态2[ton ~ T]:
t=ton时,Q关断,D续流,电感Lf最强磁铁贮能转为负载功率并给电容Cf充电,在输出电压Vo作用下下降:
                                    (2-5)
                        (2-6)
t=T时,见到最小值她是我的朋友教学设计,在ton ~ T期间减小量为:
                          (2-7)
此后,Q又导通,转入下一工作周期。由此可见,Buck/Boost变换器的能量转换有两个过程:第一个过程是Q开通电感Lf贮能的过程,第二个是电感能量向负载和电容Cf转移的过程。
稳态工作时,Q导通期间的增长量应等于Q关断期间的减小量,或作用在电感Lf上电压的伏秒面积为零,有:
                                  (2-8)
由(2-8)式,若Dy=0.5,则Vo=Vin;若Dy<0.5,则Vo<Vin;反之,Dy>0.5,Vo>Vin。设变换器没有损耗,则输入电流平均值Ii和输出电流平均值Io之比为
                                  (2-9)
开关管Q截止时,加于集电极和发射极间电压为输入电压和输出电压之和,这也是二极管D截止时所承受的电压
                  (2-10)
由图1-2可见,电感电流平均值等于Q和D导通期间流过的电流平均值IQ和ID之和,即:
                            (2-11)
                      (2-12)
负载电流Io等于流过二极管D电流的平均值ID,即在t=ton 荀子的行政思想是~ T期间电感电流的平均值
                        (2-13)
                              (2-14)
电感电流最大值和最小值为:
                  (2-15)
                    (2-16)
开关管Q和二极管D电流的最大值等于电感电流最大值
            (2-17)
Q导通期间,电容Cf电压的变化量即输出电压脉动由Q导通期间放电量计算,因,故
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                                (2-18)
三、案例分析
Buck/Boost变换器设计指标为:(1) 输入电压:直流100V;  (2) 输出电压:直流48V;  (3) 输出功率:500W。   
设定IGBT的开关频率为100kHz,电感电流纹波为电感电流平均值的5%,输出电压纹波为输出电压的2%。
输出端电阻为:
输出端电流为:
     
由式(2-8)得占空比为:
 
由式(2-9)得输入电流为:
由式(2-10)得开关管Q截止时承受电压,二极管D截止时承受电压为:
由式(2-14)得电感电流平均值为:
 
电感电流和输出电压纹波分别为:
  0.7781
由式(2-15)和(2-16)得电感电流最大值和最小值分别为:
由式(2-17)得通过开关管Q和二极管D的电流最大值为:
由式(2-12)得电感大小为:
由式(2-18)得电容大小为:
以此,开关管Q:开关频率100kHz,截止时承受电压148V,流过最大电流16.50A;二极管D:截止时承受电压148V,流过最大电流16.50A;电感:大小0.42mH,流过电流最大值16.50A;电容:大小,承受电压最大值48.52V;电阻RLD:大小

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