您好,欢迎访问三七文档
当前位置:首页 > 行业资料 > 能源与动力工程 > DC-DC-Converter-(直流变换器)资料
第一章DC-DCConverter(直流变换器)按主电路器件:半控型/全控型直流变换器的分类:按输入输出电压:降压式/升压式/升-降压式按工作范围:单象限/双象限/四象限按电路结构:单元电路/多元电路(单重、多重)按输入输出电隔离:非隔离/隔离(正激、反激、自激)按输入滤波结构:电流源/电压源按器件开关方式:硬开关电路/软开关电路第一章DC-DCConwerter多元多重结构:元--从电源侧看,差T/n分时的基本电路(n个);重--从负载侧看,差T/n分时的基本电路(m个)基本电路1基本电路n负载基本电路1基本电路n负载1负载nn元n重结构n元单重结构§1-1BuckConverter§1-2BoostConverter§1-3Buck-BoostConverter§1-4CukConverter§1-5Sepic&ZetaConverter§1-6多象限变换器§1-7变压器隔离DC-DC变换器Forward/Flyback/RoyerConverter/…§1-8常用PWM集成控制芯片*本章内容:条件假设1、理想开关器件;2、L、C无损耗,无寄生参数;3、电源Ui内阻为零,无分布参数;4、开关频率fs远大于截止频率fc§1-1BuckConverter电感电流:连续(CCM-ContinuousCurrentMode)临界断续(DCM-DiscontiuousCurrentMode)电压纹波、谐波、内阻……UiCDSLRiSiiOLiiUoCRCRLCRL0Li0LiS导通S阻断UoUiUoUoTLLdtuTU001ONONtTtooidtUdtUU00)(OFFoONoitUtUU)(电流的不同状态1★电流连续状态:稳定状态下:UiCDSLRiSiiOLiiUoUittontoffDTUO(1-D)TUi-UOLu-UOLiILMILmTDUDTUUooi)1()(iiONoDUUTtUDIIIUIUPPPioooiioiCL10/——直流变压器在稳定状态下,一个开关周期中,电感伏秒积的代数和为0。即:电感两端的平均电压为0。L伏秒平衡原则:C安秒平衡原则:在稳定状态下,一个开关周期中,电容安秒积的代数和为0。即:流经电容的平均电流为0。21SS1S2S1S2StTCLiuUiCDSLRiSiiOLiiUo★电流临界状态:)()(DLDTUtUULdtuLIiONoitLLMON1110LCILCMI00.51DLCoIILCoII断续连续UittontoffDTUO(1-D)TUi-UOLu-UOLiILMILmLTUIDDIDDLTUIIiLCMLCMiLMLC8141221)()(临界电流平均值:D=0.1D=0.9U:100V/Div.I:5A/DivD=0.5300uH470uF20ohm300VL1C1R1Vdc1Q1D1LCILCMI00.51DLCoIILCoII断续连续?★电流断续状态:oioooiUDDDUUTUDTUU1)(111续流时间=?RUDTLUTTDIIooLMo)(2/)(21111TLUdtULIoTLM10011LuT1T2DT(1-D)TtUi-UO-UO2112DRTL2/821RTLDD)/(81122RTDLUUioUiCDSLRiSiiOLiiUo★电流断续状态:D对UO的调节规律?LCMoLCMoioIIDDDIIDDDDUU44221//111142)(2DIDLTUDTLUIILCMioLoLTUIiLCM8LuT1T2DT(1-D)TtUi-UO-UO1D=0.50D=1.00D=0.75D=0.2510.5LCMoII/ioUU/0开环输出特性输出电压的纹波和谐波设:稳态连续△IO→C、IO→R而IL=IO22211LoITCCQUTDLUdtuLIoTDLL)()(1110ooULCTDU812)(SCfLCf212212SCooffDUU)(2UiCDSLRiSiiOLiiUoLuLiILMILmIO△IL△QT/2UO△UOLut充电放电放电充电Ui-UO-UO输出电压的谐波:未经滤波的输出电压,即二极管反压的富氏级数DUDUAii0)cossincossincossin(tnDnntDtDDUuiD22212iODDUUUDUUiMDsin21DUUiMD22sinnDnUUiDnMsin2DUUAiMDsin22211DUUAiMD221222sinDnnUUAiDnMnsin222UiCDSLRiSiiOLiiUo电路内阻的影响(CCM)设:S与D的通态电阻相同,为ron电感寄生电阻为rLLonrrrDrRRUUUUUUAiDDOiOo3rRRrIPPPPOOOiO2电源效率:DrIUIUUUooooio//oooiIDrIUU)(1ioioUrIDUUCDSLRiSiiOLiirUiUo1D=0.50D=1.00D=0.75D=0.2510.5LCMoII/ioUU/0输出滤波器参数CCM4由电感临界电流平均值:)(DLDTUIiLC12得)()(miniOOiLCiUUIDTUDIDTUL1212其中:min0IILCmin)~(03151IILC若负载稳定,此L较小,使IS-on-Max和△UO较大,故一般取:?L若IO-min过小,所需L过大,可加假负载,但η低;UiCDSLRiSiiOLiiUo?C由输出电压纹波幅值:ooULCTDU812)(得OiULTDUDC812)(注意!高频时电容的等效电路:CoESRESLRcESR—EquivalentSeriesResistance等效串联电阻ESL—EquivalentSeriesInductance等效串联电感ESRESLRc漏电阻很大CLCLjRZESESES110)(00ESLtRCRCoESCOuuudtiCRiu01C很大010nnoC感性大,对开关电压谐波尖峰无缓冲。选用高频电容缩短C引线,减小分布电感;多电容并联,减小ESR。或41182/)(MaxOiDDULTUC仿真分析55020.DkHzfS例:计算临界电感;计算电压纹波;50.DAIO5720150./HLALDDLTUIiLC2505781050300126.)(300uH470uF20ohm300VL1C1R1Vdc1Q1D1SCfkHzLCf424021.FCHL470300ooULCTDU812)(VUo16603001047010300810505016626.)().(FCHL47300SCfkHzf341.VUo661.300uH470uF20ohm300VL1C1R1Vdc1Q1D1D=0.5DCML=150uHCCML=450uH开关电流开关电流电感电流电感电流Buck的软开关衍生电路C1CL1ROiDuSiSUiLUOCuDC1CL1ROiCuSiUODDiSLC1CL1ROiDuSiSUiLUOCuD1LiDUiCDSLRiSiiOLiiUo§1-2BoostConverter电感电流:连续临界断续电压纹波RUiUOLSDCiLiioDiiCRCRL0LiS导通S阻断CRL0LiUiUOUOUiUO电流的不同状态1★电流连续状态:稳定状态下:DUUTDUUDTUiOoii1101))((DIIiO1RUiUOLSDCiLiioDiittontoffDT(1-D)TUi-UOLuLiUiUOUiILmILMILILC0.20.40.60.810246810DioUU/★电流临界状态:iCOiDTLLMLCIDDLTULDTUdtuLII)(12221210508.DOLCMLTUI2121)()(DDLTUIDIOiCOC31272DOOCMLTUIttontoffDT(1-D)TUi-UOLuLiUiUOUiILmILMILILCRUiUOLSDCiLiioDiiLCILCMI00.51DOCOII连续1/3OCMI临界电流平均值:★电流断续状态:输入电流保护输出电压保护1110DUUTUUDTUioOii)(OUDDDDDDDDDDDD11111111111111111122121DLTUIDDLTUTTDDTULIIiOiiLi)(/)(221LMMLIE泵升电压!RUiUOLSDCiLiioDiiLuT1T2DT(1-D)TtUi-UOUO输出电压纹波设:稳态连续△IO→C、IO→R2Ui-UOLu-UODiID=IOUO△UOOut充电放电放电S1S2Li21SSRCDTUCDTICQUOOoDTRCDTUUOORUiUOLSDCiLiioDii3例:Ui=12~36V,Uo=48V,Pomax=120W,fs=50kHz。选取保持断续状态的L量。LCI00.251DOCOII连续0.75AIsTMaxO5220.(与Ui=12~36V无关)750250..minDOCMaxOIIVVUVUiO36124831411.D250750..DHLADDLTUIDOOC952127502.)(.minD=0.759uH100uF20ohm12VL1C1R1Vdc1Q1D1UR1500mV/DrvAC§1-3Buck-BoostConverterBuckConverterBoostConverterC1D1S1L1L2S2D2C2RUiUoD1S1LUiS2D2CRUoS1LUiS2CRUoUiSLCRUoUiSLCRUoDBuck-BoostConverterB-B.Converter=Buck串联Boost连续与临界状态1UiSLCRUoDLiOiiiDT(1-D)T-UOLuLiILMILmUiILILtLCi01DConstUO连续OCi212)(DLTUIIIIiiiOOCiLOiLOD1iOUU0.51OiiOOiIIDDUUTDUDTU101)()(DLTULDTUIOiLC122电流断续状态2UiLuT1T2DT(1-D)Tt-UOLiOOiiOOiUIIDUUTUDTU110)(/)(11221DDLTUTTDLDTUIiiL22DLTUIIIIiiiiOiLOiLO输入电流保护输出电压保护UiSLCRUoDLiOiii50uH470uF10ohm15VD1Q1L1C1R1Vdc1Buck-BoostConverterI/O电流脉动较大应加滤波器9uH100uF20ohm12VL1C1R1Vdc1Q1D1BoostConverter输入电流脉动较小&§1-4CukConverterCukConverter=Boost串联BuckRUiUoBuckConverterC2D2S2L2BoostConverterL1S1D1C1RUiUoC2L1C1L2RUiUoC2L1C1L2S1、S2导通S1、S2关断S1L1UiS2C2RUoL2C1L1UiSC2RUoL2C1CukConverterL1UiSC2RUoL2C1D★Cuk电路分
本文标题:DC-DC-Converter-(直流变换器)资料
链接地址:https://www.777doc.com/doc-7098282 .html