降压变换电路2

1、讲解了MOS管调光灯电路；分析了什么是占空比。少数同学不能占空比的定义；少数同学不会计算输出电压的平均值。l分析Buck电路和Boost电路的工作原理；Buck电路和Boost电路的工作模式 ；了解电流连续模式和电流断续模式的区别；掌握Buck电路的工作原理；掌握Boost电路的工作原理；原理图原理图 续流二极管续流二极管全控型电全控型电力器件力器件输入直输入直流电压流电压滤波电感滤波电感滤波电容滤波电容负载负载 导通导通期间（期间（ton ）：）：电力开关器电力开关器件导通，电感蓄能，二极管件导通，电感蓄能，二极管D D反反偏。偏。 ； 关断期间（关断期间（t toffoff）：）：电力开关

2、器电力开关器件断开，电感释能，二极管件断开，电感释能，二极管D D导导通续流。通续流。 由波形图可以计算出由波形图可以计算出输出电压的输出电压的平均值平均值为：为：)0(1)(10000 SononSTttdSTSdtdtuTdttuTUddSonDUUTt c) 电流断续时的波形EV+-MRLVDioEMuoiGtttOOOb)电流连续时的波形TEiGtontoffioi1i2I10I20t1uoOOOtttTEEiGiGtontoffiotxi1i2I20t1t2uoEMa) 电路图 (3.2.4) dtdiLuLL onLonOdtILtIILUU 12OdLonUULIt )(l1 1

3、）电感电流）电感电流i iL L连续模式连续模式 ：在在t tonon期间期间: :电感上的电压为电感上的电压为 由于电感由于电感L L和电容和电容C C无损耗，因此无损耗，因此i iL L从从I I1 1线性增长至线性增长至I I2 2，上式，上式可以写成可以写成式中式中I IL L=I=I2 2I I1 1为电感上电流的变化量，为电感上电流的变化量，U UO O为输出电压的平均值。为输出电压的平均值。 (3.2.5) (3.2.6) (3.2.7) (3.2.8) (3.2.9) offLOtILU OLoffUILt ）OdOdLoffonSUUULUIttfT (1fLDDUfLUUU

4、UIddOdOL)1 ()( 2120III )1 (201DDLTUIISd l1 1）电感电流）电感电流i iL L连续模式连续模式 ：在在t toffoff期间期间: :假设电感中的电流假设电感中的电流i iL L从从I I2 2线性下降到线性下降到I I1 1，则有，则有l根据式根据式(3.2.4)(3.2.4)、(3.2.5)(3.2.5)可求出开关周期可求出开关周期S S为为l 上式中上式中IL为流过电感电流的峰峰值，最大为为流过电感电流的峰峰值，最大为I2，最小为，最小为I1。电。电感电流一周期内的平均值与负载电流感电流一周期内的平均值与负载电流IO相等，即将式相等，即将式(3.

5、2.7)、(3.2.8)同同时代入关系式时代入关系式IL= I2I1可得可得2 2）电感电流）电感电流iL临界连续状态：临界连续状态：变换电路工作在临界连续状态时，即有变换电路工作在临界连续状态时，即有I1=0，由，由可得维持电流临界连续的电感值可得维持电流临界连续的电感值L0为：为： 即电感电流临界连续时的负载电流平均值为即电感电流临界连续时的负载电流平均值为 ： 式中式中Iok为电感电流临界连续时的负载电流平均值。为电感电流临界连续时的负载电流平均值。 总结：临界负载电流总结：临界负载电流Iok与输入电压与输入电压Ud、电感、电感L、开关频率、开关频率f以及开关以及开关管管T的占空比的占空

6、比D都有关。都有关。 当实际负载电流当实际负载电流Io Iok时，电感电流连续；时，电感电流连续； 当实际负载电流当实际负载电流Io = Iok时，电感电流处于连续（有断流临界点）时，电感电流处于连续（有断流临界点）; 当实际负载电流当实际负载电流Io Iok时，电感电流断流；时，电感电流断流；(3.2.10)(3.2.11)1 (201DDLTUIISd)1 (20DDITULKSdo )1(2DDLTUIOSdOK v输出纹波电压：输出纹波电压： 在在Buck电路中，如果滤波电容电路中，如果滤波电容C的容量足够大，的容量足够大，则输出电压则输出电压U0为常数。然而在电容为常数。然而在电容C

7、为有限值为有限值的情况下，直流输出电压将会有纹波成份。的情况下，直流输出电压将会有纹波成份。电流连续时的输出电压纹波电流连续时的输出电压纹波为为 其中其中f为为buck电路的开关频率，电路的开关频率， fc为电路的截止频率。为电路的截止频率。 它表明通过选择合适的它表明通过选择合适的L、C值，当满足值，当满足fcf 时，可以限制时，可以限制输出纹波电压的大小，而且纹波电压的大小与负载无关。输出纹波电压的大小，而且纹波电压的大小与负载无关。22200)(1 (28)1 (ffDLCfDUUc （3.2.14） 1) 1) 定义：定义：直流输出电压的平均值高于输入电压的直流输出电压的平均值高于输入

8、电压的变换电路称为升压变换电路，又叫变换电路称为升压变换电路，又叫Boost电路。电路。全控型电力全控型电力器件开关器件开关储能储能保持输出电压保持输出电压2 2）原理图）原理图 3）工作原理：）工作原理： ton工作期间：工作期间：二极管反偏二极管反偏 截止，电感截止，电感L L储能，电容储能，电容C C 给负载给负载R R提供能量。提供能量。 toff工作期间：工作期间：二极管二极管 导通，电感导通，电感L L经二极管给经二极管给 电容充电，并向负载电容充电，并向负载R RL L提提 供能量。供能量。 可得：可得： 式中占空比式中占空比D=tD=tonon/T/TS S，当，当D=0D=0

9、时，时，U U0 0=U=Ud d，但，但D D不能为不能为1 1，因此在，因此在0D0D1 1的变化范围内的变化范围内 U Uo oUUinin升压变换电路及其波形升压变换电路及其波形DUUtttUddoffoffon 104）Boost变换器的可能运行情况：变换器的可能运行情况： 根据在理想状态下，电路的输出功率等于输入功率，参根据在理想状态下，电路的输出功率等于输入功率，参考降压变换电路的计算方法，可得考降压变换电路的计算方法，可得电感电流临界连续时的电感电流临界连续时的负载电流平均值负载电流平均值为：为： 当实际负载电流当实际负载电流IoIck时，电感电流连续。时，电感电流连续。 当实

10、际负载电流当实际负载电流Io = Ick时时,电感电流处于临界连电感电流处于临界连续续(有断流临界点有断流临界点)。 当实际负载电流当实际负载电流IoIck时，电感电流断流时，电感电流断流。 dOSOKULDTI2 没有电压闭环调节的没有电压闭环调节的Boost变换器不宜在输出端开路情变换器不宜在输出端开路情况下工作：因为稳态运行时，开关管况下工作：因为稳态运行时，开关管T导通期间导通期间 ( )电源输入到电感电源输入到电感L中的磁能，在中的磁能，在T截止期间通过二极管截止期间通过二极管D转转移到输出端，如果负载电流很小，就会出现电流断流情况。移到输出端，如果负载电流很小，就会出现电流断流情况。如果负载电阻变得很大，负载电流太小，这时若占空比如果负载电阻变得很大，负载电流太小，这时若占空比D仍仍不减小、不减小、t tonon不变、电源输入到电感的磁能必使输出电压不不变、电源输入到电感的磁能必使输出电压不断增加。断增加。SonDTt 总总 结：结： Boost电路对电源的输人电流就是升压电感电路对电源的输人电流就是升压电感L电流，电流，电流平均值为：电流平均值为：I0=(