非隔离型DCDC变换器-buckboost

非隔离型DC/DC变换器——Buck-Boost变换器1参考文献[1]SIOMNANG,ALEJANDROOLIVA.开关功率变换器——开关电源的原理、仿真和设计，机械工业出版社2.5Buck-Boost变换器2Buck-Boost变换器——工作原理连续模式3模式1（0≤t≤ton）模式2（ton≤t≤T）Buck-Boost变换器——工作原理4设输出电压uo为负极性,VD截止模式1（0≤t≤ton）电感电流线性增长21LLiionondiIIIuuLULLdttt电感中储能22211()22ionLionUtELUtLL这个阶段持续时间1LoniLitUuLUiiLiVDI2－IoI1－IoUo-IoiCBuck-Boost变换器——工作原理5模式2（ton≤t≤T）21oLoffoffIIIUULLttonoffoITttLU电感电流不能突变，uL反向，D导通uLUiiLiVDI2－IoI1－IoUo-IoiCBuck-Boost变换器——工作原理6电压传输比计算ooffionionooffUtUtIUtUtLL1ioDUUD稳态工作时，电感电流纹波峰-峰值在ton和toff内的值相同ton=DTtoff=(1-D)T输出电压Uo与输入电压Ui的极性相反Buck-Boost变换器——工作原理7电流传输比计算根据能量守恒，电路输入能量等于输出能量()(1)ioiiooDUIUIUID1oiDIID()1oionoffioioLIUULILITttfUUUU周期与各电量之间的关系ugtttuLiLI1I2-UoUionoffonoffonΔIBuck-Boost变换器——工作原理电感电流纹波分析12LLIii(1)ioniooffoUtUDILfLUtUDLfL电感电流峰峰值与Boost变换器类似，电感值L和频率f成反比Buck-Boost变换器——工作原理9输出电压波动分析ton阶段，电容提供负载电流，IC＝IOtoff阶段，电感储能为电容充电，IC＝IL－IO因为电容电荷平衡，一个开关周期内，输出电容充放电相同，平均电容电流IC=0uLUiiLiVDI2－IoI1－IoUo-IoiCioIoUouoBuck-Boost变换器——工作原理100011()onontCctOoUidtCDIidtCCfCCduiCdt纹波电压表达式与Boost变换器非常的相似。电容与负载并联，△uc=△uo，通过增大开关频率f或输出电容C，可以减小△uoBuck-Boost变换器——工作原理临界连续模式1121211122iiLoniLLUUIIItDTLLIIIII当电感↓，△IL↑或其他参数不变，D↑，△IL↑Ii↓和△IL↑，到一定程度I1等于0122iiiCUDTIIILUG1(1)(1)2iCiocIDUTIDDLUi-UOBuck-Boost变换器——工作原理电流断续模式（DCM）12输入功率等于输出功率2oiiooLUUIUIR平均临界电感电流22LpiLCCIUDIfL平均输入电流01ontoniLLLtIIdtIDITT222202(1)(1)222iCoOBRDUUTDRDLfUfI2,21oCCiCULRDDLLUfLDL2222ioCLUDUfLR临界电感值：电压传输比：Buck-Boost变换器——工作原理13L/LC值越小，电压转换比增长速度越快。工作在断续模式下可以用同样的占空比得到较高的平均输出电压Buck-Boost变换器——器件的选择开关器件的选择14maxmaxmaxVTLVTioIIUUU考虑到电路工作时的尖峰电流，浪涌电压等，开关器件的极限参数应满足VTmaxmaxVTmax(1.5~2)(2~3)(1.1)LioIIUUUBuck-Boost变换器——器件的选择续流二极管的选择15maxmaxmaxVDLVDioIIUUU考虑到电路工作时的尖峰电流，浪涌电压等，开关器件的极限参数应满足VDmaxmaxVDmax(1.5~2)(2~3)(1.1)LioIIUUUBuck-Buck变换器——器件的选择储能电感的选择•电感的选择方法与输入电流变化范围有关16(120%0.44)20.iLionLionLIIIUtIItLULI为防止电感饱和，减小VT峰值电流、电压和损耗UiBuck-Buck变换器——器件的选择滤波电容的选择•电容的选择与输出电压对脉动量Uo的设计要求有关17()OCOOOiOCODICUfIUDIUCfUUUfI2－IoI1－Io-IoiCioIoUouoBuck-Boost变换器——例题118Buck-Boost变换器——例题220Buck-Boost变换器——例题322Buck-Boost变换器——例题4例Buck-Boost变换器，输入电压12V，负载电阻24Ω，开关频率为10kHz，电感和输出电容分别为1mH和100uF。如果要求输出电压为输入电压的两倍，求：（1）占空比；（2）输出纹波电压峰－峰值；（3）平均输入电流幅值；（4）平均电感电流幅值；（5）电感电流峰值24Buck-Boost变换器——思考题126