DCDC变换器-Cuk.ppt

1,Cuk变换器工作原理,基本结构,VT：开关管VD：续流二极管L1,L2：储能电感C1：传递能量的耦合电容C2：滤波电容,1,2,Cuk变换器工作原理,模式1（0tton）回路构成,电容C1上的电压使二极管VD反向偏置而截止,回路1:电源给电感L1充电，电感电流线性上升,回路2：电容C1经VT,C2,RL,L2释放能量，并给C2,L2充电,2,3,Cuk变换器工作原理,模式1（0tton）重要波形,3,4,Cuk变换器工作原理,模式1（0tton）数量关系,由于电源充电，输入电感L1电流线性增长,由于电容C1放电，输出电感L2电流线性增长,4,5,Cuk变换器工作原理,5,模式2（tontT）回路构成,电感L1上的电压极性反向以维持电流连续，二极管VD正偏导通,回路1:电源电压与电感L1经过C1,VD向电容C1充电储能。,回路2：电感L2经过VD向负载放电。,6,Cuk变换器工作原理,6,模式2（tontT）重要波形,7,Cuk变换器工作原理,7,模式2（tontT）数量关系,由于输入电感L1放电，电感电流线性减小,由于输出电感L2放电，电感电流也线性减小,8,Cuk变换器工作原理,8,电压传输比计算,稳态工作时，电感电流纹波峰-峰值在ton和toff内的值相同,ton=DT,toff=(1-D)T,输出电压Uo与输入电压Ui的极性相反,ton=DT,toff=(1-D)T,9,Cuk变换器工作原理,9,电流传输比计算,根据能量守恒，电路输入能量等于输出能量,周期与各电量之间的关系,10,Cuk变换器工作原理,电感电流纹波分析,10,输入电感L1,输出电感L2,11,Cuk变换器工作原理,11,电容电压波动分析C1上的电压,ton阶段：电容释放储能，平均放电电流等于平局输出电流Io。,toff阶段：电容充电储能，平均充电电流等于输入电流Ii。,稳态下，能量传输电容的充电电流和放电电流分别与充、放电时间的乘积必然相等。,12,Cuk变换器工作原理,12,电容电压波动分析C1上的电压,ton阶段,toff阶段,13,Cuk变换器工作原理,13,ton阶段：由C1充电储能,因为电容电荷平衡，一个开关周期内，输出电容充放电相同，平均电容电流IC=0,电容电压波动分析C2上的电压,toff阶段：配合电感L2为负载提供能量,14,Cuk变换器工作原理,14,电容电压波动分析C2上的电压,15,Cuk变换器电路特点,输入和输出电流均连续，减轻了EMI问题。输出纹波电压和电流比BuckBoost变换器要小得多容性储能效率比感性储能效率高，使得滤波电感和能量传输电容都很小，变换器体积和重量都减小很多。当元件值和输出标准一致时，Cuk变换器比传统的BuckBoost变换器效率高很多。,15,16,Cuk变换器器件的选择,开关器件的选择,16,考虑到电路工作时的尖峰电流，浪涌电压等，开关器件的极限参数应满足,17,Cuk变换器器件的选择,续流二极管的选择,17,考虑到电路工作时的尖峰电流，浪涌电压等，开关器件的极限参数应满足,18,Cuk变换器器件的选择,输入储能电感L1的选择流过电感L1的电流平均值等于输入电流平均值，即IL1=Ii,18,为防止电感饱和，减小VT峰值电流、电压和损耗，选择电感满足以下条件,19,Cuk变换器器件的选择,输入储能电感L2的选择流过电感L2的电流平均值等于输出电流平均值，即IL2=Io,19,为防止电感饱和，减小VT峰值电流、电压和损耗，选择电感满足以下条件,20,Cuk变换器器件的选择,储能电容C1的选择稳态时，toff期间流过储能电容C1中的电流为输入电流Ii，若要求电容两端电压纹波为UC1,20,21,Cuk变换器器件的选择,输出滤波电容C2的选择稳态时，流过输出滤波电容C2中的电流为流过电感L2的电流与输出电流之差，即iC2=iL2-Io,21,22,Cuk变换器例题,例Cuk变换器，输入电压48V，平均输出电压幅值为36V,负载电阻9，能量传输电容的最大纹波电压0.5V，开关频率为