buck电路原理分析

1BUCK电路分析•MadeBy嘟@嘟2007年4月28日PDF文件使用pdfFactory试用版本创建第一节：概述定义DC-DC：只对直流参数进行变换的电路一般结构：直流电源DC-DC主电路负载控制电路duou一.直流变换电路的分类1.换流过程分为:电压换流电流换流2.降压电路升压电路升降压电路或douudouudouudouuPDF文件使用pdfFactory试用版本创建单相电路:只有一个电路m相电路:有m个基本电路,采用时分复用的方法二.理想直流变换应具备的性能1.输入输出端的电压均为平滑直流,无交流谐波分量2.输出阻抗为零3.快速动态响应,抑制能力强4.高效率小型化PDF文件使用pdfFactory试用版本创建电车,地铁,电动汽车,火车3.2.直流电机调速系统,3.3.照明,氙灯ballast3.4.switchingpowersupply,Eg.Adapter,VRM四.Typicaltopologies:Buck,Boost,Buck-Boost,Cuk三.ApplicationPDF文件使用pdfFactory试用版本创建第二节:单象限降压型电路一.电路T是全控元件(GTR,GTO,MOSFET,IGBT),当时,T导通],0[DTt∈D:续流二极管L0和C0组成LPFPDF文件使用pdfFactory试用版本创建二.工作原理当时,控制信号使得T导通,D截止,向L0充磁,向C0充电],0[DTt∈当时,T截止,D续流,U0靠C0放电和L0中电流下降维持],[TDTt∈三.假设:1.T,D均为理想器件2.L0较大,使得在一个周期内电流连续且无内阻3.直流输出电压U0为恒定4.整个电路无功耗5.电路已达稳态PDF文件使用pdfFactory试用版本创建)0()(],,0[-+=∈↑↑Lit,储能(1)当时,达到最大值,DTt=)(tiLDTLUUIIdLL0)0(-+=∧(2)当时,],[TDTt∈LCtDTtLUItiLL和,),()(00↑--=∧放能(3)当时,达到最小值Tt=)(tiL∨LI)(00DTTLUIILL--=∧∨(4)由于电路达到了稳态,)0(LLII=∨PDF文件使用pdfFactory试用版本创建所以(2)式改写为:DTLUUIIdLL00-+=∨∧(5)2.伏秒平衡定律的证明：电流增量：DTLUUIIIdLL00-=-=Δ∨∧由式（4）得到：)(00DTTLUIIILL-=-=Δ∨∧（6）所以有)(0000DTTLUDTLUUd-=-得：)()(00DTTUDTUUd-=-这就是电感的伏秒平衡，实际是对的积分，即平均值为零Lu平均电流20∨∧+=LLIII(7)(8)(9)PDF文件使用pdfFactory试用版本创建=输出电压平均值输入电压平均值由(8)式得:DUUAdV==0dDUU=0(10)当D改变,U0改变4.输入电流平均值Id00IUUIPddd==dIDI10=输入功率电流输出电压输出电流PDF文件使用pdfFactory试用版本创建输出电压纹波分析当但为有限值,,00constUC=∞→oC0IiiCL+=电感电流电容电流负载电流0IiiLC-=,0,0CLiIi情况1:C充电情况2:,0,0CLiIiC放电PDF文件使用pdfFactory试用版本创建当时,电容充电,其电荷量为Q∫-+=TDDTDTLdtiQ2)1(21实际上就是图中的阴影部分的面积LI在时,阴影部分的面积为:],21[DTDTt∈DTIDTISLLΔ=×Δ=81]2121[211在时,阴影部分的面积为:]21,[0TDDTDTt+∈]2)1(,21[TDDTDTt-+∈PDF文件使用pdfFactory试用版本创建)]21()21[(21Δ=×Δ=TITDIDTISSQLLL88181021Δ=Δ+Δ=+=TCICQUL0008Δ==Δ把式(7)代入上式得:TDLUI)1(00-=Δ200000088TDLCUTCIUL=Δ=Δ所以当与给定后0UΔ0U0020008UUfLDCΔ⋅=当最大时,用,的最大值为0DHD00COMC002008UUfLDCHOMΔ⋅=PDF文件使用pdfFactory试用版本创建保持电流连续的临界电感值由的图形可知,Li由(7)式可知TDLUIIIIL0000022-=Δ-=∨当时,电流处于临界连续状态0=∨ILiTDLUIK00002=22000000TDRTDIULk=-=∴当取最大值时,0DkmKHLLDD0000,==2000TDRLHkm=当时,处于连续状态kmLL00LiPDF文件使用pdfFactory试用版本创建根据伏秒平衡律:PdVpdPdDDDUUAUDDDUTDUDTUU+==+==-0000)()(2.求DpTDLUIP00=∧平均电流:)(2)(21)(21000PPPPDDTDLUDDITTDDII+=+=+=∧∧DTTCuLiLuDTDpT∧I0uud-PDF文件使用pdfFactory试用版本创建=解得:2/8002TRLDDDP++-=200/8112TDRLAV++=ooPPRUDDTDLUI=+=)(2000PDF文件使用pdfFactory试用版本创建七、TypicalApplicationsBuckThreePhasesInvertersACmotor交流调速系统BuckSignalPhasesInvertersHidLampilluminingsystemBuckLowv/highILoadSwitchingpowersupplesystem二次电源BuckHighV/LowILoadSwitchingpowersupplesystem一次电源PDF文件使用pdfFactory试用版本创建