PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器的工作原理
發(fā)布時間:2008/10/6 0:00:00 訪問次數(shù):2668
以buck pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器為例,來介紹pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器的工作原理。
buck pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器在連續(xù)導電模式(com)時的工作原理,可以用如圖2(a)來說明:在一個開關(guān)周期內(nèi),開關(guān)管的開關(guān)過程將直流輸入電壓u進行斬波,形成脈沖寬度為ton的方波(ton為開關(guān)管導通時間)。當開關(guān)管導通時,二極管關(guān)斷,輸入端直流電源ui將功率傳送到負
載,并使電感儲能(電感電流上升);當開關(guān)管關(guān)斷時9二極管導通續(xù)流,電感上儲存的能量向負載釋放(電感電流下降)。在一個開關(guān)周期內(nèi),電感電流的平均值等于負載電流r。(忽略濾波電容c的esr)。用同樣的方法可以分析boost,buck-bccgt pwm bc/dc轉(zhuǎn)換器的工作原理。
下面推導工作在ccm模式的pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器的輸出/輸人電壓轉(zhuǎn)換比1j。/u;。其出發(fā)點是:在穩(wěn)態(tài)工作時,pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器一個開關(guān)周期內(nèi),開關(guān)管在導通和關(guān)斷時間內(nèi)的伏秒面積平衡,即在一個開關(guān)周期內(nèi)電感承受的電壓對時間的積分為零:
式中 ul——電感承受的電壓;
ts——開關(guān)周期;
式中 fa——開關(guān)頻率;
ton、toff——一個開關(guān)周期內(nèi),開關(guān)管的導通時間和關(guān)斷時間。
占空比(duty cyc1e ratio)或稱導通比:
以ccm buck pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器為例,由如圖2(a)可得
ui和uo分別為buck pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器的輸入電壓和輸出電壓。
由式(2--1),得
或 (ui-uo)ton=uotoff
(ui-uo)duts=uo(1-du)ts
故得工作在com模式的buck pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器輸出/輸入電壓的轉(zhuǎn)換比為
uo/ui=du
占空比du總是小于1的,所以buck轉(zhuǎn)換器是一種降壓式轉(zhuǎn)換器。理想buch轉(zhuǎn)換器的效率為1,可以認為
ui/ii=uoio
由式(2-2)、式(2-3)可得
io/ii=1/du
可見,buck轉(zhuǎn)換器是一種升流轉(zhuǎn)換器,io和ii分別表示pwm轉(zhuǎn)換器的平均輸出電流和輸入電流。
用同樣的方法可以推導出,工作在com模式的boost、buck-boost pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器的輸出/輸入電壓的轉(zhuǎn)換比分別為boost pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器
uo/ui=1/(1-du)
buck-boost pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器
uo/ui=du/(1-du)
由式(2-5)、式(2-6)可知,boost轉(zhuǎn)換器是一種升壓轉(zhuǎn)換器,可以證明,理想boost轉(zhuǎn)換器是降流轉(zhuǎn)換器。buck-boost轉(zhuǎn)換器是一種升降壓轉(zhuǎn)換器,具體是升壓還是降壓,取決于占空比du的大;當du>0.5時,du/(1-du)>1,buck boost轉(zhuǎn)換器是升壓轉(zhuǎn)換器;當du<0.5時,du/(1-du)<1,則是降壓轉(zhuǎn)換器。
在dcm模式下,buck、boost、buck-boost轉(zhuǎn)換器的輸出/輸入電壓的轉(zhuǎn)換比不同于式(2-2)、式(2-5)、式(2-6),可以用同樣的方法求得,但計算過程較為復雜。
buck、boost、buck boost pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器是pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器的最基本電路(basic topo1ogica1 configuration),由這三種基本電路可以推導演化出其他形式的pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器電路。
歡迎轉(zhuǎn)載,信息來自維庫電子市場網(wǎng)(www.dzsc.com)
以buck pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器為例,來介紹pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器的工作原理。
buck pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器在連續(xù)導電模式(com)時的工作原理,可以用如圖2(a)來說明:在一個開關(guān)周期內(nèi),開關(guān)管的開關(guān)過程將直流輸入電壓u進行斬波,形成脈沖寬度為ton的方波(ton為開關(guān)管導通時間)。當開關(guān)管導通時,二極管關(guān)斷,輸入端直流電源ui將功率傳送到負
載,并使電感儲能(電感電流上升);當開關(guān)管關(guān)斷時9二極管導通續(xù)流,電感上儲存的能量向負載釋放(電感電流下降)。在一個開關(guān)周期內(nèi),電感電流的平均值等于負載電流r。(忽略濾波電容c的esr)。用同樣的方法可以分析boost,buck-bccgt pwm bc/dc轉(zhuǎn)換器的工作原理。
下面推導工作在ccm模式的pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器的輸出/輸人電壓轉(zhuǎn)換比1j。/u;。其出發(fā)點是:在穩(wěn)態(tài)工作時,pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器一個開關(guān)周期內(nèi),開關(guān)管在導通和關(guān)斷時間內(nèi)的伏秒面積平衡,即在一個開關(guān)周期內(nèi)電感承受的電壓對時間的積分為零:
式中 ul——電感承受的電壓;
ts——開關(guān)周期;
式中 fa——開關(guān)頻率;
ton、toff——一個開關(guān)周期內(nèi),開關(guān)管的導通時間和關(guān)斷時間。
占空比(duty cyc1e ratio)或稱導通比:
以ccm buck pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器為例,由如圖2(a)可得
ui和uo分別為buck pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器的輸入電壓和輸出電壓。
由式(2--1),得
或 (ui-uo)ton=uotoff
(ui-uo)duts=uo(1-du)ts
故得工作在com模式的buck pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器輸出/輸入電壓的轉(zhuǎn)換比為
uo/ui=du
占空比du總是小于1的,所以buck轉(zhuǎn)換器是一種降壓式轉(zhuǎn)換器。理想buch轉(zhuǎn)換器的效率為1,可以認為
ui/ii=uoio
由式(2-2)、式(2-3)可得
io/ii=1/du
可見,buck轉(zhuǎn)換器是一種升流轉(zhuǎn)換器,io和ii分別表示pwm轉(zhuǎn)換器的平均輸出電流和輸入電流。
用同樣的方法可以推導出,工作在com模式的boost、buck-boost pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器的輸出/輸入電壓的轉(zhuǎn)換比分別為boost pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器
uo/ui=1/(1-du)
buck-boost pwm dc/dc轉(zhuǎn)換器
uo/ui=du/(1-du)
由式(2-5)、式(2-6)可知,boost轉(zhuǎn)換器是一種升壓轉(zhuǎn)換器,可以證明,理想boost轉(zhuǎn)換器是降流轉(zhuǎn)換器。buck-boost轉(zhuǎn)換器是一種升降壓轉(zhuǎn)換器,具體是升壓還是降壓,取決于占空比du的大;當du>0.5時,du/(1-du)>1,buck boost轉(zhuǎn)換器是升壓轉(zhuǎn)換器;當du<0.5時,du/(1-du)<1,則是降壓轉(zhuǎn)換器。
在dcm模式下,buck、boost、buck-boost轉(zhuǎn)換器的輸出/輸入電壓的轉(zhuǎn)換比不同于式(2-2)、式(2-5)、式(2-6),可以用同樣的方法求得,但計算過程較為復雜。
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