DC/DC Converter

直流-直流变流电路(DC/DC Converter)包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。直接直流变流电路,也称斩波电路(DC Chopper),功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电,一般是指直接将直流电变为另一直流电,这种情况下输入与输出之间不隔离。间接直流变流电路,在直流变流电路中增加了交流环节,在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离,因此也称为直—交—直电路。 降压斩波电路(BUCK)

应用介绍


直流-直流变流电路(DC/DC Converter)包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。直接直流变流电路,也称斩波电路(DC Chopper),功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电,一般是指直接将直流电变为另一直流电,这种情况下输入与输出之间不隔离。间接直流变流电路,在直流变流电路中增加了交流环节,在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离,因此也称为直—交—直电路。

降压斩波电路(BUCK)

降压斩波电路(buck)

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电路分析:使用一个全控型器件V,图中为IGBT,若采用晶闸管,需设置使晶闸管关断的辅助电路。设置了续流二极管VD,在V关断时给负载中电感电流提供通道。主要用于电子电路的供电电源,也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等,后两种情况下负载中均会出现反电动势,如图中Em 所示。

工作原理:t=0时刻驱动V导通,电源E向负载供电,负载电压uo=E,负载电流io按指数曲线上升。t=t1 时控制V关断,二极管VD续流,负载电压uo近似为零,负载电流呈指数曲线下降,通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。  

基本的数量关系:电流连续时,负载电压的平均值为:

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式中,ton为V处于通态的时间,toff为V处于断态的时间,T为开关周期,α为导通占空比,简称占空比或导通比。负载电流平均值为:

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电流断续时,负载电压uo 平均值会被抬高,一般不希望出现电流断续的情况。

仿真结果如下:

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升压斩波电路(BOOST)

升压斩波电路(boost)

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工作原理:假设L和C值很大,V处于通态时,电源E向电感L充电,电流恒定I1 ,电容C向负载R供电,输出电压Uo 恒定,V处于断态时,电源E和电感L同时向电容C充电,并向负载提供能量。

基本的数量关系:当电路工作于稳态时,一个周期T中电感L 积蓄的能量与释放的能量相等,即

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化简得

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上式中的T/toff≥1。将升压比的倒数记作β,即β=toff/T,则β和导通占空比α有如下关系:

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输出电压有

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输出电压高于电源电压,关键有两个原因:一是L储能之后具有使电压泵升的作用,二是电容C可将输出电压保持住。

如果忽略电路中的损耗,则由电源提供的能量仅由负载R消耗,输出电流的平均值Io和电源电流I1为:

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仿真结果如下:

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名称 大小 修改日期
Boost.mdl8.13 KB2020-07-12
Buck.mdl9.77 KB2020-07-12

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