電力電子第三章第八講

1、3.1.1 buck3.1.1 buck型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu)DC-DC變換電路中的儲(chǔ)能元件儲(chǔ)能元件（電容、電感）有濾波濾波與能量緩沖能量緩沖兩種基本功能：u濾波元件濾波元件常設(shè)置在變換器電路的輸入或輸出輸入或輸出u能量緩沖元件能量緩沖元件常設(shè)置在變換器電路的中間中間3.1.1 buck3.1.1 buck型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 針對(duì) 圖3-2c （圖3-2d）所示的DC-DC電壓（電流）變換電路u輸入側(cè)為恒壓（恒流）源輸入側(cè)為恒壓（恒流）源，因此電路輸入側(cè)無(wú)需濾波電電路輸入側(cè)無(wú)需濾波電容（電感）容（電感）u電路的輸出側(cè)輸

2、出側(cè)則由于脈動(dòng)脈動(dòng)而需要濾波。需要濾波。即圖3-2c所示的電容C，圖3-2d所示的電感L均起濾波作用。電壓變換器與電流變換器是互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)3.1.1 buck3.1.1 buck型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 一般將上述所加入的 如圖3-2 c）中的緩沖電感和續(xù)流二緩沖電感和續(xù)流二極管組成的電路極管組成的電路 或 如圖3-2 d）中的緩沖電容和鉗位二極緩沖電容和鉗位二極管組成的電路管組成的電路統(tǒng)稱為緩沖電路緩沖電路（或緩沖單元） 3.1.2 boost3.1.2 boost型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu)以上討論了buck型變換器的構(gòu)建，那么

3、如何實(shí)現(xiàn)升壓型（boost）的電壓變換和升流型（boost）的電流變換呢？ 若考慮變換器輸入、輸出能量的不變性輸入、輸出能量的不變性（忽略電路及元件的損耗），則buck型電壓變換器在完成降壓降壓變換的同時(shí)同時(shí)也完成了升流升流（boost）變換。同理buck型電流變換器在完成降流降流變換的同時(shí)同時(shí)也完成了升壓升壓（boost）變換。 boost型電壓變換和buck型電流變換以及boost型電流變換和buck型電壓變換存在功功能上的對(duì)偶性能上的對(duì)偶性。若已知某種升（降）壓電壓變換器電路則相應(yīng)的降（升）流電流變換器電路可以利用對(duì)偶原理對(duì)偶原理求出 3.1.2 boost3.1.2 boost型型 D

4、C-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 從圖3-2c所示的buck型電壓變換器電路出發(fā)，便可以導(dǎo)出boost型電流變換器電路 1)將輸入電壓源轉(zhuǎn)化為電流源將輸入電壓源轉(zhuǎn)化為電流源當(dāng)變換器電路中開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)管頻率足夠高時(shí)，圖3-2c所示的buck型電壓變換器電路中的輸入電壓源支路電壓源支路可以用 并聯(lián)并聯(lián)電容的電流源電容的電流源 （Ci、Ii） 支路支路取代取代，如圖3-3b所示 3.1.2 boost3.1.2 boost型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 2) 若令變換器電路中的開(kāi)關(guān)管、二極管、電容、電感均為理想無(wú)損元件時(shí)，則圖3-3b所示電路的輸入功率等

5、于輸出功率即：Ui* IiUo*Io。由于該變換器電路的降壓變換功能，使UoUi ，因此，IoIi boost型電流變換器電路 Uo Io 3.1.2 boost3.1.2 boost型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 3)考慮到3-3b所示電路中濾波電感L的穩(wěn)流作用以及該電路的電流電流變換功能，因此，輸出濾波電容C是冗余元件，可以省略。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化后的boost型電流變換器電路如圖3-3d所示 從圖3-2d所示的buck型電流變換器電路出發(fā)，便可以導(dǎo)出boost型電壓變換器 1）將輸入電流源轉(zhuǎn)化為電壓源將輸入電流源轉(zhuǎn)化為電壓源 當(dāng)假設(shè)變換器電路中開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率（單位時(shí)

6、間內(nèi)開(kāi)關(guān)管的通斷次數(shù)）足夠高時(shí)，圖3-2d所示的buck型電流變換器電路中的輸入電流源支路電流源支路可以用串聯(lián)電感的電壓源（串聯(lián)電感的電壓源（Li、Ui）支路支路取代，如圖3-3a所示 3.1.2 boost3.1.2 boost型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 3.1.2 boost3.1.2 boost型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu)2）若令變換器電路中的開(kāi)關(guān)管、二極管、電容、電感均為理想無(wú)損元件時(shí)，則圖3-3a所示電路的輸入功率應(yīng)等于其輸出功率，即ui* iiuo*io 。由于該變換器電路的buck型變換功能，使IoIi ，因此，uou

7、i boost型電壓變換器電路 Io Uo3.1.2 boost3.1.2 boost型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu)3)考慮到3-3a所示電路中濾波電容C的穩(wěn)壓作用以及該電路的電壓電壓變換功能，因此，輸出濾波電感L是冗余元件，可以省略。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化后的boost型電壓變換器電路如圖3-3c所示。3.1.3boost-buck3.1.3boost-buck型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 以上構(gòu)建了buck型、boost型變換器電路，那么如何在buck型、boost型變換器電路基礎(chǔ)上構(gòu)建boost-buck （升-降）型或buck-boost

8、（降-升）型變換器呢？ 只要將buck型、boost型變換器電路相互串聯(lián)串聯(lián)并進(jìn)行適當(dāng)化簡(jiǎn)化簡(jiǎn)，即可構(gòu)建boost-buck型或buck-boost型變換器 3.1.3boost-buck3.1.3boost-buck型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 構(gòu)建boost-buck型電壓變換器電路，可以考慮采用boost-buck串聯(lián)結(jié)構(gòu) ：u 輸入級(jí)輸入級(jí)采用圖3-3c所示的boost型電壓型電壓變換器電路u 輸出級(jí)輸出級(jí)采用圖3-2c所示的buck型電壓型電壓變換器電路u 將boost型電壓變換器電路的輸出輸出與buck型電壓變換器電路的輸入串聯(lián)輸入串聯(lián)，串聯(lián)時(shí)：輸入級(jí)

9、boost型電壓變換器電路的輸出負(fù)載省略輸出負(fù)載省略，而輸出級(jí)buck型電壓變換器電路的輸輸入電壓源省略入電壓源省略，串聯(lián)后的電壓變換器電路如圖3-4a所示 + 3.1.3boost-buck3.1.3boost-buck型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 圖3-4a所示的boost-buck串聯(lián)結(jié)構(gòu)電路中，由于存在兩只開(kāi)關(guān)管和兩只二極管兩只開(kāi)關(guān)管和兩只二極管，因而有必要省略冗余元件省略冗余元件以使電路簡(jiǎn)化 若假設(shè)兩電路串聯(lián)后的開(kāi)關(guān)管VT1、VT2為同步斬波同步斬波開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)管，即開(kāi)關(guān)管VT1、VT2同時(shí)通、斷同時(shí)通、斷，則有可能使電路得以進(jìn)一步簡(jiǎn)化 3.1.3boos

10、t-buck3.1.3boost-buck型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 當(dāng)開(kāi)關(guān)管 VT1、VT2 導(dǎo)通時(shí)，所構(gòu)成的兩個(gè)獨(dú)立的電流回路拓?fù)淙鐖D3-4b所示 當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1、VT2關(guān)斷時(shí)，所構(gòu)成的兩個(gè)獨(dú)立的電流回路拓?fù)淙鐖D3-4c所示3.1.3boost-buck3.1.3boost-buck型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 具體簡(jiǎn)化步驟 當(dāng)開(kāi)關(guān)管 VT1、VT2 導(dǎo)通時(shí)，所構(gòu)成的兩個(gè)獨(dú)立的電流回路拓?fù)淙鐖D3-4b所示觀察圖3-4b所構(gòu)成的兩個(gè)獨(dú)立的 電流回路 (開(kāi)關(guān)管VT1、VT2導(dǎo)通)，并將VT1、VT2合并為VT1、2，所得等效電路如圖

11、3-4d所示3.1.3boost-buck3.1.3boost-buck型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu)當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1、VT2關(guān)斷時(shí)，所構(gòu)成的兩個(gè)獨(dú)立的電流回路拓?fù)淙鐖D3-4c所示觀察圖3-4c所構(gòu)成的兩個(gè)獨(dú)立的電流回路(開(kāi)關(guān)管VT1、VT2關(guān)斷)，并將VD1、VD2合并為VD1、2，所得等效電路如圖3-4e所示3.1.3boost-buck3.1.3boost-buck型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu)綜合分析圖3-4d、3-4e所示等效電路 ， 并使所得變換器電路的輸入輸出有公共電位參考輸入輸出有公共電位參考點(diǎn)點(diǎn)，簡(jiǎn)化后的基于boost-b

12、uck串聯(lián)結(jié)構(gòu)的boost-buck電壓變換器電路如圖3-4f所示 ( 需要注意：圖3-4f所示的boost-buck電壓變換器，雖然其電路結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化，但是變換器輸入輸出電壓的極性則由原來(lái)的同向極性變?yōu)橥驑O性變?yōu)榉聪驑O反向極性性)由于是Slobodan Cuk 于1980年首次深入研究了boost-buck串聯(lián)結(jié)構(gòu)的變換器，因此，通常稱boost-buck電壓變換器為Cuk變換器變換器 3.1.3boost-buck3.1.3boost-buck型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 針對(duì)Cuk變換器輸入輸出電壓反向極性的不足，將Cuk變換器的輸出環(huán)節(jié)或輸出環(huán)節(jié)加以改

13、造，可以得到輸入輸出電壓同向極輸入輸出電壓同向極性性的boost-buck型電壓變換器，即所謂的Sepic變變換器換器和Zeta變換器變換器，如圖3-5所示 Sepic變換器Zeta變換器3.1.3boost-buck3.1.3boost-buck型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu)a) Sepic斬波電路Sepic電路原理V通態(tài)，EL1V回路和C1VL2回路同時(shí)導(dǎo)電，L1和L2貯能。V斷態(tài)，EL1C1VD負(fù)載負(fù)載回路及L2VD負(fù)載負(fù)載回路同時(shí)導(dǎo)電，此階段E和L1既向負(fù)載供電，同時(shí)也向C1充電（C1貯存的能量在V處于通態(tài)時(shí)向L2轉(zhuǎn)移）。3.1.3boost-buck3.1

14、.3boost-buck型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu)V處于通態(tài)期間，電源E經(jīng)開(kāi)關(guān)V向電感L1貯能。E和C1共同向負(fù)載供電，并向C2充電。V關(guān)斷后，L1的能量轉(zhuǎn)移至C1。同時(shí)C2向負(fù)載供電，L2的電流經(jīng)VD續(xù)流。輸入輸出關(guān)系：相同的輸入輸出關(guān)系。Sepic電路的電源電流和負(fù)載電流均連續(xù)，Zeta電路的輸入、輸出電流均是斷續(xù)的。兩種電路輸出電壓為正極性的。 b) Zeta斬波電路 3.1.4buck3.1.4buckboosboost型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 構(gòu)建buckboost型電壓變換器，可以考慮采用buckboost串聯(lián) :u

15、 輸入級(jí)采用圖3-2c所示的buck型電壓變換器電路u 輸出級(jí)則采用圖3-3c所示的boost型電壓變換器電路u 將buck型電壓變換器電路的輸出與boost型電壓變換器電路的輸入串聯(lián)。串聯(lián)時(shí)：輸入級(jí)buck型電壓變換器電路的輸出負(fù)載省略，而輸出級(jí)boost型電壓變換器電路的輸入電壓源省略，兩級(jí)變換器串聯(lián)后的電路如圖3-6a所示 + 3.1.4buck3.1.4buckboostboost型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 圖3-6a所示的buckboost串聯(lián)結(jié)構(gòu)電路中，由于存在兩只開(kāi)關(guān)管和兩只兩只開(kāi)關(guān)管和兩只二極管二極管，因而有必要省略省略冗余元件冗余元件以簡(jiǎn)化電路

16、 同上分析，若假設(shè)兩電路串聯(lián)后的開(kāi)關(guān)管VT1、VT2為同步斬波開(kāi)關(guān)管同步斬波開(kāi)關(guān)管，即開(kāi)關(guān)管VT1、VT2同時(shí)通、斷，則有可能使電路得以進(jìn)一步簡(jiǎn)化 3.1.4buck3.1.4buckboosboost型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 具體簡(jiǎn)化步驟 首先將圖3-6a中VT1、VT2之間的T型儲(chǔ)能網(wǎng)絡(luò)中的電容省略，并合并L1、L2為L(zhǎng)12，如圖3-6b所示 合并后的VT1、VT2之間的儲(chǔ)能電感L12仍能使串聯(lián)后的兩級(jí)電壓變換器電路正常工作 3.1.4buck3.1.4buckboosboost型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1、V

17、T2導(dǎo)通時(shí)，所構(gòu)成的兩個(gè)獨(dú)立的電流回路拓?fù)淙鐖D3-6c所示 當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1、VT2關(guān)斷時(shí)，所構(gòu)成的兩個(gè)獨(dú)立的電流回路拓?fù)淙鐖D3-6e所示3.1.4buck3.1.4buckboosboost型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1、VT2導(dǎo)通時(shí)，所構(gòu)成的兩個(gè)獨(dú)立的電流回路拓?fù)淙鐖D3-6c所示 觀察圖3-6c所構(gòu)成的兩個(gè)獨(dú)立的電流回路(開(kāi)關(guān)管VT1、VT2導(dǎo)通)，并將VT1、VT2合并為VT12，所得等效電路如圖3-6d所示；VT12 當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1、VT2關(guān)斷時(shí)，所構(gòu)成的兩個(gè)獨(dú)立的電流回路拓?fù)淙鐖D3-6e所示 觀察圖3-6e所構(gòu)成的兩個(gè)獨(dú)立的電流回路(開(kāi)關(guān)管V

18、T1、VT2關(guān)斷)，并將VD1、VD2合并為VD12，所得等效電路如圖3-6f所示 VD12C23.1.4buck3.1.4buckboosboost型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu)3.1.4buck3.1.4buckboosboost型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 綜合分析圖3-6d、3-6f所示等效電路，并使所得變換器電路的輸入輸出有公共電位參考點(diǎn)公共電位參考點(diǎn)，因此，簡(jiǎn)化后的基于buck-boost串聯(lián)結(jié)構(gòu)的buck-boost電壓變換器電路如圖3-6g所示 (需要注意：圖3-6g所示的buck-boost電壓變換器，雖然其電路結(jié)構(gòu)得

19、到了簡(jiǎn)化，但是變換器輸入輸出電壓的極性則由原來(lái)的同向極性變?yōu)橥驑O性變?yōu)榉聪驑O性反向極性)3.1.4buck3.1.4buckboostboost型型 DC-DCDC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)變換器的基本結(jié)構(gòu) 對(duì)比圖3-4f、3-6g所示的boost-buck型電壓變換器和buck-boost型電壓變換器電路可以看出?u 兩者的輸入輸出電壓極性均為反均為反向極性向極性u(píng) 相對(duì)于boost-buck型電壓變換器電路，buck-boost型電壓變換器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且其中的儲(chǔ)能元儲(chǔ)能元件件也較少較少u buck-boost型電壓變換器的輸入和二極管輸出電流均為斷續(xù)的脈動(dòng)斷續(xù)的脈動(dòng)電流電流;而b

20、oost-buck型電壓變換器中由于輸入輸出均有電感，因此變換器的輸入輸出電流一般情況變換器的輸入輸出電流一般情況下均為連續(xù)電流下均為連續(xù)電流（輕載時(shí)電流可能斷續(xù)）boost-buck型電壓變換器buck-boost型電壓變換器3.2 DC-DC3.2 DC-DC變換器換流及其特性分析變換器換流及其特性分析問(wèn)題的提出 在討論了如何根據(jù)輸入輸出的變換要求來(lái)構(gòu)建DC-DC變換器的基本電路之后，那么在實(shí)際應(yīng)用中如何根據(jù)具體的DC-DC變換器電路來(lái)分析其基本換流過(guò)程以及基本的輸入輸出關(guān)系呢？ (說(shuō)明：1.考慮到實(shí)際應(yīng)用及電流變換器和電壓變換器的對(duì)偶關(guān)系，以下主要研究DC-DC電壓變換器電壓變換器，分別

21、簡(jiǎn)稱為buck變換器、boost變換器、buck-boost變換器、boost-buck變換器 2.各DC-DC變換器的開(kāi)關(guān)調(diào)制均采用PWM控制控制 ）？3.2 DC-DC3.2 DC-DC變換器換流及其特性分析變換器換流及其特性分析 為簡(jiǎn)化各類DC-DC變換器的基本特性分析，所討論的變換器均為理想變換器理想變換器，且滿足以下理想條件： 1)開(kāi)關(guān)管、二極管瞬間通斷瞬間通斷，且無(wú)通態(tài)和開(kāi)關(guān)損耗無(wú)通態(tài)和開(kāi)關(guān)損耗 2)電容、電感均為無(wú)損耗的理想儲(chǔ)能元件無(wú)損耗的理想儲(chǔ)能元件 3)線路阻抗為零線路阻抗為零 4)開(kāi)關(guān)頻率足夠高，每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中的電感電流、電容電每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中的電感電流、電容電壓近似不變壓近

22、似不變3.2.13.2.1開(kāi)關(guān)變換器中電容、電感的基本特性開(kāi)關(guān)變換器中電容、電感的基本特性 根據(jù)開(kāi)關(guān)變換器的理想條件： 每個(gè)開(kāi)關(guān)周期Ts中（ Ts= ton+toff ，其中：Ts為開(kāi)關(guān)周期；ton為開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間；toff為開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)間），變換器中的電感電流、電容電壓保持恒定，且無(wú)任何損耗 可得開(kāi)關(guān)變換器中電容、電感的基本特性： 提示：對(duì)于電容有iC=CduC/dt uC =(1/C)iCdt 對(duì)于電感有uL=LdiL/dt iL =(1/L)uLdt 3.2.13.2.1開(kāi)關(guān)變換器中電容、電感的基本特性開(kāi)關(guān)變換器中電容、電感的基本特性 (1)電感電壓的電感電壓的伏秒平衡特性伏秒平衡特性 穩(wěn)態(tài)

23、條件穩(wěn)態(tài)條件下，理想開(kāi)關(guān)變換器中的電感電壓必然周期性重電感電壓必然周期性重復(fù)復(fù)，由于每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中電感的儲(chǔ)能為零每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中電感的儲(chǔ)能為零，并且電感電流電感電流保持恒定保持恒定I=0，因此，每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中電感電壓UL的積的積分恒為零分恒為零，即：即： 0dtdtdt00TstLtLTsLononuuu3.2.13.2.1開(kāi)關(guān)變換器中電容、電感的基本特性開(kāi)關(guān)變換器中電容、電感的基本特性 (2)電容電流的電容電流的安秒平衡特性安秒平衡特性 穩(wěn)態(tài)條件穩(wěn)態(tài)條件下，理想開(kāi)關(guān)變換器中的電容電流必然周期性重電容電流必然周期性重復(fù)復(fù)，而，而每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中電容的儲(chǔ)能為零每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中電容的儲(chǔ)能為零，并且電容電

24、壓保電容電壓保持恒定持恒定U=0，因此，每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中電容電流IC的積分恒為零，即： 0dtdtdtc0c0cTsttTsononiii3.2.2 buck3.2.2 buck變換器換流及其特性分析變換器換流及其特性分析 -3.2.2.1 buck-3.2.2.1 buck變換器的換流狀態(tài)變換器的換流狀態(tài) buck變換器的電路結(jié)構(gòu)如圖3-7a所示，根據(jù)其中開(kāi)關(guān)管和二極管不同的通斷組合，可形成不同的換流狀態(tài)，buck變換器不同換流狀態(tài)時(shí)的換流電路如圖3-7所示 圖3-7b所示開(kāi)關(guān)狀態(tài)1時(shí)的換流電路開(kāi)關(guān)管VT導(dǎo)通時(shí)，二極管VD承受反壓而關(guān)斷，此時(shí)，輸入電源通過(guò)電感L向負(fù)載傳輸能量，因此iL增加，從

25、而使電感L中的磁能亦增加 3.2.2.1 buck3.2.2.1 buck變換器的換流狀態(tài)變換器的換流狀態(tài) 圖3-7c所示開(kāi)關(guān)狀態(tài)2 時(shí)的換流電路 開(kāi)關(guān)管VT關(guān)斷，由于電感電流不能突變，從而使二極管VD導(dǎo)通，而續(xù)流電感L向負(fù)載釋放能量， iL減少 圖3-7d所示開(kāi)關(guān)狀態(tài)3時(shí)的換流電路 與電流連續(xù)時(shí)情況不同，當(dāng)電感L電流衰減到零以前，若開(kāi)關(guān)管VT還未導(dǎo)通，則電感電流斷續(xù)，此時(shí)，開(kāi)關(guān)管VT、二極管VD全都關(guān)斷，并僅由電容向負(fù)載提供能量 3.2.2.1 buck3.2.2.1 buck變換器的換流狀態(tài)變換器的換流狀態(tài)電路工作狀態(tài)的定義注意：所謂“電流的連續(xù)或斷續(xù)”是指變換器緩沖元件指變換器緩沖元件中

26、電流的連續(xù)或斷續(xù)中電流的連續(xù)或斷續(xù)。如圖3-7 所示buck變換器中的緩沖元件為電感L，因此討論buck變換器的電流連續(xù)或斷續(xù)工作狀態(tài)是針對(duì)其中的電感針對(duì)其中的電感L而言而言的u當(dāng)電感電流iL 0時(shí)，buck變換器工作在電流連續(xù)狀態(tài)u當(dāng)一段時(shí)間中存在iL0，則buck變換器工作在電流斷續(xù)狀態(tài)u若只有一瞬時(shí)時(shí)刻存在iL0，則buck變換器工作在臨界狀態(tài)(臨界狀態(tài)是電流連續(xù)狀態(tài)的一種特例) 3.2.2.1 buck3.2.2.1 buck變換器的換流狀態(tài)變換器的換流狀態(tài)buck變換器中電感電流連續(xù)電感電流連續(xù)時(shí)的相關(guān)波形如圖3-7e所示 3.2.2.1 buck3.2.2.1 buck變換器的換流

27、狀態(tài)變換器的換流狀態(tài) buck變換器中電感電流斷續(xù)電感電流斷續(xù) 時(shí)的相關(guān)波形如圖3-7f所示 3.2.2.2 3.2.2.2 電流連續(xù)時(shí)的電流連續(xù)時(shí)的buckbuck變換器變換器 基本特性分析基本特性分析1穩(wěn)態(tài)電壓增益GV buck變換器的穩(wěn)態(tài)電壓增益是指：穩(wěn)態(tài)條件下，變換器輸出平均電壓Uo與輸入平均電壓Ui的比值，即GVUo/Ui 由于buck變換器中的緩沖元件是電感L，因此對(duì)電感L利用 伏秒平衡特性伏秒平衡特性進(jìn)行分析得出 式（3-3） 令PWM占空比D= ton/ Ts，則從上式可求出buck變換器的電感電流連續(xù)時(shí)的穩(wěn)態(tài)電壓增益GV ioonoson()()UU TU Tt-=- 由于D

28、1，即buck變換器的穩(wěn)態(tài)電壓增益GV1，因此buck變換器具有降壓變換特性 由于buck變換器的穩(wěn)態(tài)輸出平均電壓與占空比D成正比，因此，buck變換器的穩(wěn)態(tài)輸出平均電壓可由占空比D控制 oonVisUtGDUT=式（3-4） 3.2.2.2 3.2.2.2 電流連續(xù)時(shí)的電流連續(xù)時(shí)的buckbuck變換器變換器 基本特性分析基本特性分析3穩(wěn)態(tài)電感電流脈動(dòng)量 由于有限的電感和有限的開(kāi)關(guān)頻率穩(wěn)態(tài)條件下，buck變換器的電感電流實(shí)際上是脈動(dòng)的，如圖3-7e所示 當(dāng)t0時(shí)，開(kāi)關(guān)管VT導(dǎo)通，若電容C足夠大，此時(shí)，電容電壓近似不變，而電感電流iL線性增加 3.2.2.2 3.2.2.2 電流連續(xù)時(shí)的電流連

29、續(xù)時(shí)的buckbuck變換器變換器 基本特性分析基本特性分析 當(dāng)tD Tston時(shí)，電感電流iL增加至最大值ILmax。根據(jù)電感的電壓、電流關(guān)系即uL=LdiL/dtLiL/t，容易導(dǎo)出t0ton期間（開(kāi)關(guān)管VT導(dǎo)通）的電流增量iL為 LDTUUtLUUisoionoiL)(式（3-6） 3.2.2.2 3.2.2.2 電流連續(xù)時(shí)的電流連續(xù)時(shí)的buckbuck變換器變換器 基本特性分析基本特性分析 當(dāng)tton時(shí)，開(kāi)關(guān)管VT關(guān)斷若電感L、電容C足夠大，此時(shí)，電容電壓近似不變，而電感電流iL線性減小 當(dāng)tTs時(shí)，電感電流iL減小至最小值ILmin。ttonTs期間（開(kāi)關(guān)管VT關(guān)斷）的電流增量iL-為 式（3-7）LTDUtTLUisoonsoL)