降壓變換電路2

上節(jié)課主要內(nèi)容講解了MOS管調(diào)光燈電路；分析了什么是占空比。存在的問題少數(shù)同學(xué)不能占空比的定義；少數(shù)同學(xué)不會計(jì)算輸出電壓的平均值。本次課主要內(nèi)容分析Buck電路和Boost電路的工作原理；Buck電路和Boost電路的工作模式；教學(xué)目標(biāo)了解電流連續(xù)模式和電流斷續(xù)模式的區(qū)別；掌握Buck電路的工作原理；掌握Boost電路的工作原理；降壓變換電路應(yīng)用Led恒流電源電路3.2降壓變換電路原理圖

續(xù)流二極管全控型電力器件輸入直流電壓濾波電感濾波電容負(fù)載3.2降壓變換電路導(dǎo)通期間（ton）：電力開關(guān)器件導(dǎo)通，電感蓄能，二極管D反偏。；關(guān)斷期間（toff）：電力開關(guān)器件斷開，電感釋能，二極管D導(dǎo)通續(xù)流。由波形圖可以計(jì)算出輸出電壓的平均值為：c)

電流斷續(xù)時(shí)的波形EV+-MRLVDioEMuoiGtttOOOb)電流連續(xù)時(shí)的波形TEiGtontoffioi1i2I10I20t1uoOOOtttTEEiGiGtontoffiotxi1i2I20t1t2uoEMa)

電路圖3.2降壓變換電路(3.2.4)1）電感電流iL連續(xù)模式：在ton期間:電感上的電壓為

由于電感L和電容C無損耗，因此iL從I1線性增長至I2，上式可以寫成式中△IL=I2－I1為電感上電流的變化量，UO為輸出電壓的平均值。3.2降壓變換電路(3.2.5)(3.2.6)(3.2.7)(3.2.8)(3.2.9)1）電感電流iL連續(xù)模式：在toff期間:假設(shè)電感中的電流iL從I2線性下降到I1，則有根據(jù)式(3.2.4)、(3.2.5)可求出開關(guān)周期ＴS為上式中△IL為流過電感電流的峰－峰值，最大為I2，最小為I1。電感電流一周期內(nèi)的平均值與負(fù)載電流IO相等，即將式(3.2.7)、(3.2.8)同時(shí)代入關(guān)系式△IL=I2－I1可得2）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(shí)，即有I1=0，由可得維持電流臨界連續(xù)的電感值L0為：

即電感電流臨界連續(xù)時(shí)的負(fù)載電流平均值為：

式中Iok為電感電流臨界連續(xù)時(shí)的負(fù)載電流平均值。

總結(jié)：臨界負(fù)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(dāng)實(shí)際負(fù)載電流Io＞Iok時(shí)，電感電流連續(xù)；當(dāng)實(shí)際負(fù)載電流Io=Iok時(shí)，電感電流處于連續(xù)（有斷流臨界點(diǎn)）;

當(dāng)實(shí)際負(fù)載電流Io

＜Iok時(shí)，電感電流斷流；3.2降壓變換電路(3.2.10)(3.2.11)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(shí)的輸出電壓紋波為

其中f為buck電路的開關(guān)頻率，fc為電路的截止頻率。它表明通過選擇合適的L、C值，當(dāng)滿足fc＜＜f時(shí)，可以限制輸出紋波電壓的大小，而且紋波電壓的大小與負(fù)載無關(guān)。3.2降壓變換電路（3.2.14）

升壓變換電路應(yīng)用升壓變換電路1)定義：直流輸出電壓的平均值高于輸入電壓的變換電路稱為升壓變換電路，又叫Boost電路。全控型電力器件開關(guān)儲能保持輸出電壓2）原理圖3）工作原理：ton工作期間：二極管反偏截止，電感L儲能，電容C

給負(fù)載R提供能量。toff工作期間：二極管Ｄ導(dǎo)通，電感L經(jīng)二極管Ｄ給電容充電，并向負(fù)載RL提供能量?？傻茫?/p>

式中占空比D=ton/TS，當(dāng)D=0時(shí)，U0=Ud，但D不能為1，因此在0≤D＜1的變化范圍內(nèi)Uo≥Uin升壓變換電路升壓變換電路及其波形4）Boost變換器的可能運(yùn)行情況：根據(jù)在理想狀態(tài)下，電路的輸出功率等于輸入功率，參考降壓變換電路的計(jì)算方法，可得電感電流臨界連續(xù)時(shí)的負(fù)載電流平均值為：當(dāng)實(shí)際負(fù)載電流Io＞Ick時(shí)，電感電流連續(xù)。當(dāng)實(shí)際負(fù)載電流Io=Ick時(shí),電感電流處于臨界連續(xù)(有斷流臨界點(diǎn))。當(dāng)實(shí)際負(fù)載電流Io＜Ick時(shí)，電感電流斷流。

升壓變換電路③沒有電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)的Boost變換器不宜在輸出端開路情況下工作：因?yàn)榉€(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，開關(guān)管T導(dǎo)通期間()電源輸入到電感L中的磁能，在T截止期間通過二極管D轉(zhuǎn)移到輸出端，如果負(fù)載電流很小，就會出現(xiàn)電流斷流情況。如果負(fù)載電阻變得很大，負(fù)載電流太小，這時(shí)若占空比D仍不減小、ton不變、電源輸入到電感的磁能必使輸出電壓不斷增加。升壓變換電路總結(jié)：①Boost電路對電源的輸人電流就是升壓電感L電流，電流平均值為：I0=(I2-I1)/2。②