BUCK電路工作原理分析

BUCK電路工作原理分析測試電路如下圖4.5所示，改變驅(qū)動信號占空比，觀察輸入與輸出關(guān)系。(a)BUCK測試電路(b)輸出波形(c)輸出波形圖4.5BUCK升壓電路(multisim)(a)BUCK測試電路(b)輸出波形(c)輸出波形BUCK電路是一種降壓斬波器，降壓變換器輸出電壓平均值U。總是小于輸入電壓Ud。一、BUCK電路工作原理Q1導通期間(ton)：電力開關(guān)器件導通，電感蓄能，二極管D反偏。等效電路如圖5.7(b)所示；Q1關(guān)斷期間(tff)：電力開關(guān)器件斷開，電感釋能，二極管D導通續(xù)流。等效電路如5.7(c)所示；由波形圖5.7(b)可以計算出輸出電壓的平均值為:U=—Jtsu(t)dt=—(J,tonu-dt+Jts0-dt)

。TS00TS0dton則：U0=T^Ud=DUd，D為占空比。S忽略器件功率損耗，即輸入輸出電流關(guān)系為：I==。OUdDdO

o'1(c)⑷圖4.6BUCK電路工作過程、電感工作模式分析下圖4.7為BUCK電路中電感流過電流情況。0圖4.7電感電流波形圖電感中的電流iL是否連續(xù)，取決于開關(guān)頻率、濾波電感L和電容C的數(shù)值。1.電感電流iL連續(xù)模式：⑴在ton期間:電感上的電壓為didt由于電感L和電容C無損耗，因此iL從I1線性增長至I2,上式可以寫成Ud-UQ—=L義t⑴在ton期間:電感上的電壓為didt由于電感L和電容C無損耗，因此iL從I1線性增長至I2,上式可以寫成Ud-UQ—=L義tontonton(△I)LUd-U°式中△IL=I2T］為電感上電流的變化量，UO為輸出電壓的平均值。⑵在t期間:假設(shè)電感中的電流i從I線性下降到I,則有，oilL2］=L義toff△I則,toff=L寸O可求出開關(guān)周期TS為ton+1off△ILU,

uo(udL-U)△IL"-uo)

fLU°"

dU.D(1-D)^f上式中△【［為流過電感電流的峰一峰值，最大為I2,最小為I］。電感電流一周期內(nèi)的平均值與負載電流IO相等，即則I=I-、D(1-D)io2L2.電感電流iL臨界連續(xù)狀態(tài)變換電路工作在臨界連續(xù)狀態(tài)時即有I1=0,由1=Io事D(1-D),可得維2LL=HXd（1-D）o2I0k即電感電流臨界連續(xù)時的負載電流平均值為：I=嘆D(1-D)ok2LO式中Iok為電感電流臨界連續(xù)時的負載電流平均值?？偨Y(jié)：臨界負載電流Iok與輸入電壓Ud、電感L、開關(guān)頻率f以及開關(guān)管T的占空比D都有關(guān)。當實際負載電流Io>Iok時，電感電流連續(xù)；當實際負載電流Io=Iok時，電感電流處于連續(xù)（有斷流臨界點）；當實際負載電流Io<Iok時，電感電流斷流。三、輸出紋波電壓：在Buck電路中，如果濾波電容C的容量足夠大，則輸出電壓U0為常數(shù)。然而在電容C為有限值的情況下，直流輸出電壓將會有紋波成份。電流連續(xù)時的輸出電壓紋波為：AU—oU(1-D)

8LCfAU—oU(1-D)

8LCf2