BuckBoost变换器的设计与仿真

Bu ck/Boost 变换器的设计与仿真 1 1 概述 直流-直流变流电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。其中，直接直流变流电路又叫斩波电路，它包括降压斩波电路（Bu ck Chopper）、升压斩波电路（Boost Chopper)、升降压斩波电路（Bu ck/Boost）、Cu k 斩波电路、Sepic 斩波电路和Zeta 斩波电路共六种基本斩波电路。Bu ck/Boost 升降压斩波电路同时具有 Bu ck 斩波电路和Boost 斩波电路的特点，能对直流电直接进行降压或者升压变换，应用广泛。本文将对 Bu ck/Boost 升降压斩波电路进行详细的分析。 Bu ck/Boost 变换器的设计与仿真 2 VEULCUOVi1i2iLRVDLVEULCUOVi1i2iLRVDLVEULCUOVi1i2iLRVDL2 主电路拓扑和控制方式 2.1 Buck/Boost 主电路的构成 Bu ck/Boost 变换器的主电路与Bu ck 或Boost 变换器所用元器件相同，也由开关管、二极管、电感、电容等构成，如图 1 所示。与Bu ck 和 Boost 不同的是电感 L在中间，不在输出端也不在输入端，且输出电压极性与输入电压极性相反。开关管也采用PWM 控制方式。Bu ck/Boost 变换器也由电感电流连续和断续两种工作方式，但在实际应用中，往往要求电流不断续，即电流连续，当电路中电感值足够大时，就能使得电路工作在电流连续的状态下。因此为了分析方便，现假设电感足够大，则在一个周期内电流连续。 图 2-1 Bu ck/Boost 主电路结构图 电流连续时有两个开关模态，即 V 导通时的模态 1，等效电路见图 2（a）；V 关断时的模态 2，等效电路见图 2（b）。 （a）V 导通 （b）V 关断，VD 续流 图 2-2 Bu ck/Boost 不同模态等效电路Bu ck/Boost 变换器的设计与仿真 3 UGEttiLILiLmaxiLmintonTiViLmaxiLmintiVDiLmaxiLminEUOULtt2.2 电感电流连续时的工作原理及基本关系 电感电流连续工作时的工作主要波形见图2-3。 图2-3 电感电流连续时的主要波形 为了方便分析，假设电感、电容的值足够大，并且忽略电感的寄生电容。 电感电流连续工作时，Bu ck/Boost 变换器有 V 导通和 V 关断两种工作模态。 在模态 1[0～ton]： t=0 时，V 导通，电源电压 E 加在电感L 上，电感电流线性增长，二极管 VD 截止，负载电流有电容 C 提供： EdtdiL RUIoo  ooIdtdUC Buck/Boost 变换器的设计与仿真 4 t=ton 时，电感电流增大到最大值iLmax，V 关断。在...