【《DC-DC变换器基本原理分析概述》1100字】

DC-DC变换器基本原理分析概述目录TOC\o"1-3"\h\u21462DC-DC变换器基本原理分析概述 1320881.1降压斩波电路 1112211.2升压斩波电路 2194601.3升降压斩波电路 3DC/DC变换器指直流/直流变换器，把一定开关频率的开关管置于输入与输出之间，通过PWM脉冲宽度调制控制开关管导通关断，从而得到可控的直流输出。DC/DC变换器种类繁多，主要包括：Buck降压斩波电路、Boost升压斩波电路、Buck-Boost升降压斩波电路这三种最基本的拓扑。1.1降压斩波电路降压斩波电路(Buck)的拓扑如图3-1所示，主要由开关管Q、续流二极管D、电感L、电容C和负载R组成，d为开关管工作的占空比。图3-1Buck电路在一个开关周期T中，Buck电路可分为开关管Q导通时和关断时这两个工作模态，如图3-2和图3-3所示。图3-2Buck电路工作模态1图3-3Buck电路工作模态2当开关管Q初次导通时，电源Ui给电感L充电，流过电感的电流逐渐增加，同时电感两端会产生反向电动势抵抗电流的增加，这部分电动势会抵消掉一部分电源电压，因此输出电压开始时较低。随着时间增加，电流逐渐达到稳定，输出电压也逐渐上升，二极管D因为阴极接电源正极阳极接地截止。当开关管Q关断时，电感L也会产生反向电动势抵抗电流的降低，继续向电容C和负载R供电，并通过二极管D构成续流回路。忽略开关管Q和二极管D的导通压降，根据KVL定律，可得(3-1)(3-2)式中，ton为开关管导通时间，toff为关断时间，根据伏秒平衡联立上述两式，可解得(3-3)又因为0<d<1。所以该拓扑属于降压拓扑，输出电压低于输入电压。1.2升压斩波电路升压斩波电路(Boost)的拓扑组成与Buck电路相同，区别在于开关管Q、电感L和二极管D的位置发生了改变，如图3-4所示。图3-4Boost电路在一个开关周期中，Boost电路也同样分为两个工作模态，如图3-5和图3-6所示。当开关管Q导通时，电源Ui给电感L充电，电感L产生反向电动势抑制电流的增加。当开关管Q关断时，电感L仍会产生反向电动势抑制电流的降低，此电动势和电源电压会叠加到一起，通过二极管D将储存的能量释放给电容C和负载R。图3-5Boost电路工作模态1图3-6Boost电路工作模态2在一个开关周期T中，忽略开关管Q和二极管D的导通压降，根据KVL定律，可得(3-4)(3-5)联立上式，解得(3-6)所以该拓扑属于升压拓扑，输出电压高于输入电压。1.3升降压斩波电路升降压斩波电路(Buck-Boost)拓扑如图3-7所示。图3-7Buck-Boost电路该电路的工作原理是：在一个开关周期T中，当开关管Q导通时，电源Ui电流流经电感L，电感开始储能，二极管D阴极与电源正极相接，反向截止。当开关管Q关断时电感L开始释放能量给电容C和负载R供电，通过二极管D构成回路，如图3-8和图3-9所示。图3-8Buck-Boost电路工作模态1图3-9Buck-Boost电路工作模态2在一个开关周期内，忽略开关管Q和二极管D的导通压降根据KVL定律，可得(3-7)(