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PWM DC/DC转换器的工作原理

发布时间:2008/10/6 0:00:00 访问次数:2656

  以buck pwm dc/dc转换器为例,来介绍pwm dc/dc转换器的工作原理。

  buck pwm dc/dc转换器在连续导电模式(com)时的工作原理,可以用如图2(a)来说明:在一个开关周期内,开关管的开关过程将直流输入电压u进行斩波,形成脉冲宽度为ton的方波(ton为开关管导通时间)。当开关管导通时,二极管关断,输入端直流电源ui将功率传送到负

  载,并使电感储能(电感电流上升);当开关管关断时9二极管导通续流,电感上储存的能量向负载释放(电感电流下降)。在一个开关周期内,电感电流的平均值等于负载电流r。(忽略滤波电容c的esr)。用同样的方法可以分析boost,buck-bccgt pwm bc/dc转换器的工作原理。

  下面推导工作在ccm模式的pwm dc/dc转换器的输出/输人电压转换比1j。/u;。其出发点是:在稳态工作时,pwm dc/dc转换器一个开关周期内,开关管在导通和关断时间内的伏秒面积平衡,即在一个开关周期内电感承受的电压对时间的积分为零:

  式中 ul——电感承受的电压;

  ts——开关周期;

  式中 fa——开关频率;

  ton、toff——一个开关周期内,开关管的导通时间和关断时间。

  占空比(duty cyc1e ratio)或称导通比:

  以ccm buck pwm dc/dc转换器为例,由如图2(a)可得

  ui和uo分别为buck pwm dc/dc转换器的输入电压和输出电压。

  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转换器输出/输入电压的转换比为

  uo/ui=du

  占空比du总是小于1的,所以buck转换器是一种降压式转换器。理想buch转换器的效率为1,可以认为

  ui/ii=uoio

  由式(2-2)、式(2-3)可得

  io/ii=1/du

  可见,buck转换器是一种升流转换器,io和ii分别表示pwm转换器的平均输出电流和输入电流。

  用同样的方法可以推导出,工作在com模式的boost、buck-boost pwm dc/dc转换器的输出/输入电压的转换比分别为boost pwm dc/dc转换器

  uo/ui=1/(1-du)

  buck-boost pwm dc/dc转换器

  uo/ui=du/(1-du)

  由式(2-5)、式(2-6)可知,boost转换器是一种升压转换器,可以证明,理想boost转换器是降流转换器。buck-boost转换器是一种升降压转换器,具体是升压还是降压,取决于占空比du的大小;当du>0.5时,du/(1-du)>1,buck boost转换器是升压转换器;当du<0.5时,du/(1-du)<1,则是降压转换器。

  在dcm模式下,buck、boost、buck-boost转换器的输出/输入电压的转换比不同于式(2-2)、式(2-5)、式(2-6),可以用同样的方法求得,但计算过程较为复杂。

  buck、boost、buck boost pwm dc/dc转换器是pwm dc/dc转换器的最基本电路(basic topo1ogica1 configuration),由这三种基本电路可以推导演化出其他形式的pwm dc/dc转换器电路。

  欢迎转载,信息来自维库电子市场网(www.dzsc.com)



  以buck pwm dc/dc转换器为例,来介绍pwm dc/dc转换器的工作原理。

  buck pwm dc/dc转换器在连续导电模式(com)时的工作原理,可以用如图2(a)来说明:在一个开关周期内,开关管的开关过程将直流输入电压u进行斩波,形成脉冲宽度为ton的方波(ton为开关管导通时间)。当开关管导通时,二极管关断,输入端直流电源ui将功率传送到负

  载,并使电感储能(电感电流上升);当开关管关断时9二极管导通续流,电感上储存的能量向负载释放(电感电流下降)。在一个开关周期内,电感电流的平均值等于负载电流r。(忽略滤波电容c的esr)。用同样的方法可以分析boost,buck-bccgt pwm bc/dc转换器的工作原理。

  下面推导工作在ccm模式的pwm dc/dc转换器的输出/输人电压转换比1j。/u;。其出发点是:在稳态工作时,pwm dc/dc转换器一个开关周期内,开关管在导通和关断时间内的伏秒面积平衡,即在一个开关周期内电感承受的电压对时间的积分为零:

  式中 ul——电感承受的电压;

  ts——开关周期;

  式中 fa——开关频率;

  ton、toff——一个开关周期内,开关管的导通时间和关断时间。

  占空比(duty cyc1e ratio)或称导通比:

  以ccm buck pwm dc/dc转换器为例,由如图2(a)可得

  ui和uo分别为buck pwm dc/dc转换器的输入电压和输出电压。

  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转换器输出/输入电压的转换比为

  uo/ui=du

  占空比du总是小于1的,所以buck转换器是一种降压式转换器。理想buch转换器的效率为1,可以认为

  ui/ii=uoio

  由式(2-2)、式(2-3)可得

  io/ii=1/du

  可见,buck转换器是一种升流转换器,io和ii分别表示pwm转换器的平均输出电流和输入电流。

  用同样的方法可以推导出,工作在com模式的boost、buck-boost pwm dc/dc转换器的输出/输入电压的转换比分别为boost pwm dc/dc转换器

  uo/ui=1/(1-du)

  buck-boost pwm dc/dc转换器

  uo/ui=du/(1-du)

  由式(2-5)、式(2-6)可知,boost转换器是一种升压转换器,可以证明,理想boost转换器是降流转换器。buck-boost转换器是一种升降压转换器,具体是升压还是降压,取决于占空比du的大小;当du>0.5时,du/(1-du)>1,buck boost转换器是升压转换器;当du<0.5时,du/(1-du)<1,则是降压转换器。

  在dcm模式下,buck、boost、buck-boost转换器的输出/输入电压的转换比不同于式(2-2)、式(2-5)、式(2-6),可以用同样的方法求得,但计算过程较为复杂。

  buck、boost、buck boost pwm dc/dc转换器是pwm dc/dc转换器的最基本电路(basic topo1ogica1 configuration),由这三种基本电路可以推导演化出其他形式的pwm dc/dc转换器电路。

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