非隔离型DC-DC变换器

1、第三章 非隔离型DC-DC变换器预备知识：1、占空比TtTtDonwdtdiLdtdNEVL2、法拉第电磁感应定律3、脉宽调制（PWM）电感伏.秒值相等AC-DC变换器结构框图DC-DC变换器结构框图3.1 降压式（Buck）变换器3.1.1 主电路拓扑和控制方式3.1.2 电感电流连续（CCM）时BUCK变换器的工作原理和基本关系假设器件均为理想器件：假设器件均为理想器件：（1）所用电力器件理想的，即Q和D的导通和关断时间为零，通态电压为零，断态电流为零；（2）在一个开关周期中，输入电压Vin保持不变；输出滤波电容，即输出电压Vo只有很小的纹波，认为电压基本保持不变；（3）电感和电容均为无损

2、耗的理想储能元件；（4）不计线路阻抗。设PWM控制信号的周期为Ts（频率fs），占空比为Dy（1）Q导通时：dtdiLVVVfoinLf（2）Q关断时：dtdiLVVfoLfinyoVDV结论：（公式3-7）利用电感的 伏.秒值 相等也可推出上述结论即即Q导通时电感的伏导通时电感的伏.秒值等于秒值等于Q关断时电感的伏关断时电感的伏.秒值秒值syosyoinTDVTDVV)1 ()(inyoVDV（也叫增益）yioDVVMP23，在公式3-8的上一行有个小错误：得由iiooIVIVoyiIDI 电源输入电流的平均值等于开关管Q的平均电流iI电容Cf在一个开关周期内的充电电荷为Q（图中三角形阴影区

3、的面积）dtdqi c电容电流28)1 (sofoyffVLVDC此为滤波电容的估算公式为输出纹波电压oV（公式3-18）3.1.3 电感电流断续(DCM)时BUCK变换器的原理和基本公式连续状态与不连续状态的临界条件：LfoiI21LfoiI21LfoiI21电感电流连续连续的条件电感电流不不连续连续的条件电感电流连续的临界临界条件开关周期中，电感电流始终大于零。能量不完全传递开关周期中，电感电流有零值。能量完全传递Q导通时：Q截止后：电感电流断续时，变换器输出电流仍等于电感电流的平均值（公式3-25）3.1.4 电感电流临界连续表示临界时的负载电流soyoysoyiysooiysooicf

4、IDVDfIDVDfIVVDfIVVL2)1 (2)1 (22由上式得电感电流临界连续时的最小电感由上式得电感电流临界连续时的最小电感LcsoyoysoyiysooiysooicffIDVDfIDVDfIVVDfIVVLL2)1 (2)1 (22实际应用中，若想设计电感电流连续的BUCK电路，要满足上式条件，否则将进入断续状态。（上式也是电感参数的计算公式）（上式也是电感参数的计算公式）1.输入电压恒定（Vin不变）由得1.输出电压恒定（Vo不变）实际的BUCK变换器，负载电流较大时工作在电感连续区；负载电流小于临界电流IOG时就进入断续工作区。CCM模式：电感量大，磁芯大，主开关管电流峰值低

5、，EMI好点，Vo与占空比成正比。DCM模式：电感量小，磁芯小，主开关管电流峰值高，EMI差，输出电压与电感储能有关，不以空比成正比来计算。3.2升压式（Boost）变换器3.2.1 主电路拓扑和控制方式3.2.2 电感电流连续时Boost变换器的工作原理和基本关系（1）开关管导通时1. 基本工作原理（2）开关管截止时2. 基本关系Boost变换器不允许输出空载3.2.3 电感电流断续时Boost变换器的工作原理和基本关系Q导通时电感电流增加量Q截止时电感电流减少量IQ的平均值与最大值选择开关管的依据之一3.2.3 电感电流临界连续的边界OYYSOcIDDTVLL2)1 (2电流断续时，开关管

6、电流断续时，开关管Q导通器件存储在电感中的能量导通器件存储在电感中的能量1/2LI2在在Q截止期间全部通过二极管转移到输出端，如果变换器不接负载截止期间全部通过二极管转移到输出端，如果变换器不接负载，或电阻太大，必使，或电阻太大，必使Vo不断增加。不断增加。3.3 升降压（Buck/Boost）变换器3.3.1 主电路拓扑和控制方式集成电路芯片ICL7660，产生负电压3.3.2 电感电流连续时Buck/Boost变换器的工作原理和基本关系开关管Q和二极管D的反向电压：开关管Q截止时反向电压（VCE）：二极管D截止时反向电压（VR）：3.3.3 电感电流断续时Buck/Boost变换器的工作原理和基本关系3.3.4 电感电流临界连续的边界3.4 CUK变换器Cuk变换器也有连续和断续之分，但与前三种变换器也有连续和断续之分，但与前三种变换器不同。这里的连续和断续不是电感电流，变换器不同。这里的连续和断续不是