第4章 DC-DC电路的仿真

.,第4章DC-DC电路的仿真,不带隔离变压器的直流-直流变换器：降压（Buck）斩波电路升压（Boost）斩波电路升降压（Buck-Boost）斩波电路Cuk斩波电路,.,4.1降压（Buck）变换器,1.Buck变换器连续导电模式,电压增益M为,.,.,2.Buck变换器不连续导电模式,图4-5Buck变换器电感电流为0时的工作状态,电压增益M为,.,3.电感电流连续的临界条件,图4-6电感电流处于临界状态,临界电感值为,4.纹波电压U0及电容计算,.,例4-1设计一个降压变换器，输入电压为200V，输出电压为50V，纹波电压为输出电压的0.2%，负载电阻为20，工作频率为20kHz。分别仿真将工作频率改为50kHz，电感改为约临界电感值的一半进行对比分析。解：1）计算参数,根据纹波电压的要求计算电容值,2）建立仿真模型3）仿真结果分析,.,4.2升压（Boost）变换器,图4-18Boost变换器电路拓扑,图4-19Boost变换器电感电流连续时两种状态,1.Boost变换器电感电流连续模式,.,.,2.Boost变换器电感电流连续模式,图4-21电感电流断续,.,3.电感电流临界连续条件,临界电感值为,4.纹波电压U0及电容计算,.,例4-2将一个输入电压在3-6V的不稳定电源升压到稳定的15V，纹波电压低于0.2%，负载电阻10，开关管选择MOSFET，开关频率为40kHz，要求电感电流连续。设计仿真参数、搭建仿真模型并分析结果。将电感值分别减小为临界电感的一半和三分之一，仿真分析电感电流断续时的Boost变换器的工作情况。解：1）计算参数确定占空比调节范围,.,选择电容值,临界电感值为,2）建立仿真模型,3）仿真结果分析,.,4.3升降压（Buck-Boost）变换器,1.Buck-Boost变换器电感电流连续模式,图4-29Buck-Boost变换器拓扑,图4-30Buck-Boost变换器电感电流连续,当Dc=0.5时，U0=Us；当Dc0.5时，U0Us。,.,图4-31升降压变换器工作波形,.,2.Buck-Boost变换器电感电流不连续模式,3.Buck-Boost变换器电感电流临界连续模式,图4-32Buck-Boost电感电流断续状态,4.纹波电压U0与电容,.,.,4.4丘克（Cuk）变换器,1.丘克变换器电流连续模式,图4-36Cuk变换器电路拓扑,图4-37Cuk变换器工作状态,T导通，二极管D截止，i1使电感L1储能，C1放电电流i2使L2储能，并供电给负载，iT=i1+i2。,T截止，二极管D导通，电源和L1释能电流i1向C1充电，同时L2的释能电流i2维持负载，iD=i1+i2。,.,Cuk变换器连续模式的工作波形,结论：为升降压变换器。当Dc=0.5时，U0=Us；当Dc0.5时，U0Us。,.,图4-38丘克变换器工作波形,.,2.丘克变换器电流不连续模式,在一个开关周期中开关管T的截止时间内，若二极管电流总是大于零，则为电流连续；若二极管电流一段时间电流为零，则为电流断续工作；若二极管电流在Ts时刻刚降为零，则为临界状态。,Cuk变换器不连续状态的工作波形,例4-4仿真一个Cuk变换器，输入为20V，输出范围530V。,.,1.建立例4-1或例4-2的仿