第3章 DC-DC变换幻灯片.ppt

3 直流/直流变换器 3.1 直流/直流降压变换器（Buck DC/DC 变换器） 3.2 直流/直流升压变换器（Boost DC/DC 变换器） 3.3 直流升压－降压变换器（Boost-Buck变换器或Cuk变换器） *3.4 两象限、四象限直流/直流变换器 *3.5 多相、多重直流/直流变换器 3.6 带隔离变压器的直流/直流变换器 3.7 具有中间交流环节（DC-AC-DC）变压器隔离型直流变换电源 3.1 直流/直流降压变换器（Buck DC/DC 变换器） 3.1.1 电路结构和降压原理 3.1.2 电感电流连续时工作特性 3.1.3 电感电流断流时工作特性 3.1.1 电路结构和降压原理 主电路结构及元器件的作用 理想化假设：为简化数学分析 开关电路的常用分析方法 降压原理、PWM控制方式 工作波形及数学关系 LC滤波电路 3.1.1 电路结构和降压原理 Buck变换器的电路结构：元器件的作用？ 2. 数学分析的理想化假设 3、Buck电路的分析思路 关于开关管T加驱动信号VG 稳态时为周期性通断信号 开关周期为TS 导通时间记为Ton、 关断时间记为Toff， 开关频率为fs 占空比D：也叫“导通比”，是开关管导通时间与周期的比值。 它们之间的关系式： 3、Buck电路的分析思路（续） Buck电路的工作状态与开关T、D的导断状态间的关系 —因为T、D不可能同时通，所以有三种状态： （1）T为通态、D断态 （2）T为断态、D通态----二极管续流 （3）T、D都关断的状态----电感L的电流断流 4. 降压原理分析与推导 4. 降压原理分析与推导（续） 5. 控制方式 6、输出电压的LC滤波 6.输出电压的LC滤波（续） 6.输出电压的LC滤波（3） 3.1.2 电感电流连续时工作特性（CCM模式） 2.电感电流连续时的主要波形 4. 滤波电容C的工作状态分析 高频周期性充放电状态：稳态平均电流为零。 若滤波电容足够大，则电容电压（输出电压）视为恒定的直流电压。 当C不很大时，则电容电压存在一定的脉动。 一个开关周期内充电电荷（放电电荷）： 计算出输出电压的脉动量： 负载电压纹波： 记 LC谐振频率为fc ，有 结论：提高开关频率、减小谐振频率可以减小输出电压脉动。 3.1.3 电感电流断流时工作特性（DCM） 标幺值形式下表达式 将IOBm作为负载电流基值IB后，有如下关系式： 变压比M与占空比D： 若 则 否则 负载电流的临界电流标幺值： IOB与Vo、L、fs以及D都有关。 Vo越低、 fs越高、L越大则IOB越小，越容易实现电感电流连续运行工况。 例3.1 设计Buck DC/DC变换器 解题思路（设计方法） 3.2 直流-直流升压变换器（Boost变换器） 3.2.1 电路结构和升压原理 3.2.2 电感电流连续时的工作特性 两种开关状态 变压比和电压、电流基本关系 1.电感电流连续时的两种开关状态：TON期间 1. 电感电流连续时的两种开关状态： TOFF 期间 2. 变压比M的推导（1） 2. 变压比M的推导2 3. 变压比和电压、电流基本关系 3. 变压比和电压、电流基本关系 3. 变压比和电压、电流基本关系 3. 变压比和电压、电流基本关系 3.2.3 电感电流断流时工作特性 1.三种开关状态与变压比 1.三种开关状态与变压比（续1） 1.三种开关状态与变压比（续2） 电感电流连续—临界连续—不连续 2. 临界负载电流IOB 3. 电感电流断流的影响 3. 电感电流断流的影响 4. Boost变换器输出电压外特性 5. Boost电路的运行与控制小结 3.3 直流升压－降压变换器 3.3.1 电路结构和电流连续时的工作特性 1.工作原理： Ton期间 2.工作原理： Toff期间 1. Cuk电路在不同工作情况下的波形图 通过两个电感的相互耦合可以把Cuk变换器的输入、输出电流脉动减小到任意程度! Cuk变换器小结 优点：理论上Cuk变换器的拓朴结构最佳 具有升、降压功能 输入电流和输出电流都连续，若通过两个电感的耦合，其电流脉动纹波可以接近于零。 缺点：成本较高，实际工程尚未广泛应用 （1）电容成本较高：电容器需要耐受极大的脉动电流； （2）器件T、D成本较高： 导通时的最大电流是两电感最大电流之和，截止时承受的电压都是电源电压和负载电压之和。 小结：不同变换器比较 小 结 3.4 两象限、四象限直流—直流变换器 3.4.0 变换器的“象限”概念 3.4.0 变换器的“象限”概念 3.4.1 两象限直流—直流变换器 3.