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文檔簡介

上節(jié)課主要內(nèi)容講解了MOS管調(diào)光燈電路;分析了什么是占空比。存在的問題少數(shù)同學不能占空比的定義;少數(shù)同學不會計算輸出電壓的平均值。本次課主要內(nèi)容分析Buck電路和Boost電路的工作原理;Buck電路和Boost電路的工作模式;教學目標了解電流連續(xù)模式和電流斷續(xù)模式的區(qū)別;掌握Buck電路的工作原理;掌握Boost電路的工作原理;降壓變換電路應(yīng)用Led恒流電源電路3.2降壓變換電路原理圖

續(xù)流二極管全控型電力器件輸入直流電壓濾波電感濾波電容負載3.2降壓變換電路導(dǎo)通期間(ton):電力開關(guān)器件導(dǎo)通,電感蓄能,二極管D反偏。;關(guān)斷期間(toff):電力開關(guān)器件斷開,電感釋能,二極管D導(dǎo)通續(xù)流。由波形圖可以計算出輸出電壓的平均值為:c)

電流斷續(xù)時的波形EV+-MRLVDioEMuoiGtttOOOb)電流連續(xù)時的波形TEiGtontoffioi1i2I10I20t1uoOOOtttTEEiGiGtontoffiotxi1i2I20t1t2uoEMa)

電路圖3.2降壓變換電路(3.2.4)1)電感電流iL連續(xù)模式:在ton期間:電感上的電壓為

由于電感L和電容C無損耗,因此iL從I1線性增長至I2,上式可以寫成式中△IL=I2-I1為電感上電流的變化量,UO為輸出電壓的平均值。3.2降壓變換電路(3.2.5)(3.2.6)(3.2.7)(3.2.8)(3.2.9)1)電感電流iL連續(xù)模式:在toff期間:假設(shè)電感中的電流iL從I2線性下降到I1,則有根據(jù)式(3.2.4)、(3.2.5)可求出開關(guān)周期TS為上式中△IL為流過電感電流的峰-峰值,最大為I2,最小為I1。電感電流一周期內(nèi)的平均值與負載電流IO相等,即將式(3.2.7)、(3.2.8)同時代入關(guān)系式△IL=I2-I1可得2)電感電流iL臨界連續(xù)狀態(tài):變換電路工作在臨界連續(xù)狀態(tài)時,即有I1=0,由可得維持電流臨界連續(xù)的電感值L0為:

即電感電流臨界連續(xù)時的負載電流平均值為:

式中Iok為電感電流臨界連續(xù)時的負載電流平均值。

總結(jié):臨界負載電流Iok與輸入電壓Ud、電感L、開關(guān)頻率f以及開關(guān)管T的占空比D都有關(guān)。

當實際負載電流Io>Iok時,電感電流連續(xù);當實際負載電流Io=Iok時,電感電流處于連續(xù)(有斷流臨界點);

當實際負載電流Io

<Iok時,電感電流斷流;3.2降壓變換電路(3.2.10)(3.2.11)輸出紋波電壓:

在Buck電路中,如果濾波電容C的容量足夠大,則輸出電壓U0為常數(shù)。然而在電容C為有限值的情況下,直流輸出電壓將會有紋波成份。電流連續(xù)時的輸出電壓紋波為

其中f為buck電路的開關(guān)頻率,fc為電路的截止頻率。它表明通過選擇合適的L、C值,當滿足fc<<f時,可以限制輸出紋波電壓的大小,而且紋波電壓的大小與負載無關(guān)。3.2降壓變換電路(3.2.14)

升壓變換電路應(yīng)用升壓變換電路1)定義:直流輸出電壓的平均值高于輸入電壓的變換電路稱為升壓變換電路,又叫Boost電路。全控型電力器件開關(guān)儲能保持輸出電壓2)原理圖3)工作原理:ton工作期間:二極管反偏截止,電感L儲能,電容C

給負載R提供能量。toff工作期間:二極管D導(dǎo)通,電感L經(jīng)二極管D給電容充電,并向負載RL提供能量。可得:

式中占空比D=ton/TS,當D=0時,U0=Ud,但D不能為1,因此在0≤D<1的變化范圍內(nèi)Uo≥Uin升壓變換電路升壓變換電路及其波形4)Boost變換器的可能運行情況:根據(jù)在理想狀態(tài)下,電路的輸出功率等于輸入功率,參考降壓變換電路的計算方法,可得電感電流臨界連續(xù)時的負載電流平均值為:當實際負載電流Io>Ick時,電感電流連續(xù)。當實際負載電流Io=Ick時,電感電流處于臨界連續(xù)(有斷流臨界點)。當實際負載電流Io<Ick時,電感電流斷流。

升壓變換電路③沒有電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)的Boost變換器不宜在輸出端開路情況下工作:因為穩(wěn)態(tài)運行時,開關(guān)管T導(dǎo)通期間()電源輸入到電感L中的磁能,在T截止期間通過二極管D轉(zhuǎn)移到輸出端,如果負載電流很小,就會出現(xiàn)電流斷流情況。如果負載電阻變得很大,負載電流太小,這時若占空比D仍不減小、ton不變、電源輸入到電感的磁能必使輸出電壓不斷增加。升壓變換電路總結(jié):①Boost電路對電源的輸人電流就是升壓電感L電流,電流平均值為:I0=(I2-I1)/2。②

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