BUCK电路解析全解优质PPT课件
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了解BUCK电路
Buck电路原理图
Buck电路,又称降压电路,其基本特征是DC-DC转换电路,输出电压低于输入电压。
输入电流为脉动的,输出电流为连续的。
Q1为三极管开关,PWM波控制。
Buck电路工作原理
当PWM波为高电平时,Q1导通,储能电感L1被充磁,流经电感的电流线性增加,同时给电容C1充电,给负载R1提供能量。
等效电路如图
当PWM波为低电平时,Q1关闭,储能电感L1通过续流二极管放电,电感电流线性减少,输出电压靠输出滤波电容C1放电以及减小的电感电流维持,等效电路如图。
CCM及DCM定义
CCM (Continuous Conduction Mode),连续导通模式:在一个开
关周期内,电感电流从不会到0。
或者说电感从不“复位”,意味着在开关周期内电感磁通从不回到0,功率管闭合时,线圈中还有电流流过。
DCM,(Discontinuous Conduction Mode),断续导通模式:在开关周期内,电感电流总会到0,意味着电感被适当地“复位”,即功率开关闭合时,电感电流为零,相关文章推荐:认识电感器的重要作用与特性。
BCM(Boundary Conduction Mode),临界导通模式:控制器监控电感电流,一旦检测到电流等于0,功率开关立即闭合。
控制器总是等电感电流“复位”来激活开关。
如果电感值电流高,而截至斜坡相当平,则开关周期延长,因此,BCM变化器是可变频率系统。
电流斜坡的中点幅值等于直流输出电流Io的平均值,峰值电流Ip 与谷值电流Iv之差为纹波电流。
BUCK 电路案例分析图文说明BUCK 电路是一种降压斩波器,降压变换器输出电压平均值U o 总是小于输入电压U d 。
一、BUCK 电路工作原理Q1导通期间(t on ):电力开关器件导通,电感蓄能,二极管D 反偏。
等效电路如图5.7(b)所示 ;Q1关断期间(t off ):电力开关器件断开,电感释能,二极管D 导通续流。
等效电路如5.7 (c)所示;由波形图5.7 (b)可以计算出输出电压的平均值为:)0(1)(100⎰⎰⎰⋅+⋅==SononST tt d ST Sdt dt u T dt t u T U则:d dS onDU U T t U ==0,D 为占空比。
忽略器件功率损耗,即输入输出电流关系为:d d O d O I DI U U I 1==。
图4.6 BUCK电路工作过程二、电感工作模式分析下图4.7为BUCK电路中电感流过电流情况。
图4.7电感电流波形图电感中的电流i L是否连续,取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。
1.电感电流i L连续模式:⑴在t on 期间:电感上的电压为dtdi Lu LL = 由于电感L 和电容C 无损耗,因此i L 从I 1线性增长至I 2,上式可以写成onLon O d t I L t I I LU U ∆=-=-12Od L on U U LI t -∆=)(式中△I L =I 2-I 1为电感上电流的变化量,U O 为输出电压的平均值。
⑵在t off 期间:假设电感中的电流i L 从I 2线性下降到I 1,则有offLO t I LU ∆=则,OLoff U I Lt ∆=可求出开关周期TS 为)(1O d O dL off on S U U U LU I t t fT -∆=+==fLD D U fLU U U U I d d O d O L )1()(-=-=∆上式中△I L 为流过电感电流的峰-峰值,最大为I 2,最小为I 1。
开关电源拓扑结构分析(图文)一.非隔离型开关变换器(一).降压变换器Buck电路:降压斩波器,入出极性相同。
由于稳态时,电感充放电伏秒积相等,因此:Ui-Uo)*ton=Uo*toff,Ui*ton-Uo*ton=Uo*toff,Ui*ton=Uo(ton+toff),Uo/Ui=ton/(ton+toff)=Δ即,输入输出电压关系为:Uo/Ui=Δ(占空比)图1:Buck电路拓补结构在开关管S通时,输入电源通过L平波和C滤波后向负载端提供电流;当S关断后,L通过二极管续流,保持负载电流连续。
输出电压因为占空比作用,不会超过输入电源电压。
(二).升压变换器Boost电路:升压斩波器,入出极性相同。
利用同样的方法,根据稳态时电感L的充放电伏秒积相等的原理,可以推导出电压关系:Uo/Ui=1/(1-Δ)图2:Boost电路拓补结构这个电路的开关管和负载构成并联。
在S通时,电流通过L平波,电源对L充电。
当S断时,L向负载及电源放电,输出电压将是输入电压Ui+U L,因而有升压作用。
(三).逆向变换器Buck-Boost电路:升/降压斩波器,入出极性相反,电感传输。
电压关系:Uo/Ui=-Δ/(1-Δ)图3:Buck-Boost电路拓补结构S通时,输入电源仅对电感充电,当S断时,再通过电感对负载放电来实现电源传输。
所以,这里的L是用于传输能量的器件。
(四).丘克变换器Cuk电路:升/降压斩波器,入出极性相反,电容传输。
电压关系:Uo/Ui=-Δ/(1-Δ)。
图4:Cuk变换器电路拓补结构当开关S闭合时,Ui对L1充电。
当S断开时,Ui+EL1通过VD对C1进行充电。
再当S闭合时,VD关断,C1通过L2、C2滤波对负载放电,L1继续充电。
这里的C1用于传递能量,而且输出极性和输入相反。
二.隔离型开关变换器1.推挽型变换器下面是推挽型变换器的电路。
图5:推挽型变换电路S1和S2轮流导通,将在二次侧产生交变的脉动电流,经过全波整流转换为直流信号,再经L、C滤波,送给负载。