做农宿的网站,新的营销模式有哪些,成都网站开发等项目外包公司,网站开发的技术可行性怎么写BUCK-BOOST 文章目录 BUCK-BOOST前言一、DC-DC工作模式电容电感特性伏秒积平衡原理 二、BUCK电路三、BOOST电路四、BUCK-BOOST电路总结 前言
最近需要用到buck-boost相关的电路知识#xff0c;于是便写下这篇文章复习一下。
一、DC-DC
在学习buck-boost电路之前我们先来看一…BUCK-BOOST 文章目录 BUCK-BOOST前言一、DC-DC工作模式电容电感特性伏秒积平衡原理 二、BUCK电路三、BOOST电路四、BUCK-BOOST电路总结 前言
最近需要用到buck-boost相关的电路知识于是便写下这篇文章复习一下。
一、DC-DC
在学习buck-boost电路之前我们先来看一下DC-DC相信有不少同学都画过稳压电路DC-DC电源 叫直流-直流变换器。就是将一个直流电压变成另一个的直流降压比如常见的12V转5V,24V转12V等等。也叫直流斩波器。就是我们在电力电子课上说的升压斩波降压斩波等等。DC-DC有多种拓扑结构。BUCK降压BOOST升压BUCK-BOOST升降压三种拓扑结构。 斩波器的工作方式我们通常分为两种 一种是PWM的定频调宽。即脉宽调制方式Ts不变改变Ton(通用),还有一种就是定宽调频。即频率调制方式Ton不变改变Ts易产生干扰。通过这两种方式来控制电路开关管的导通与关断。通常我们都是用单片机控制PWM然后进行控制开关管的导通和关断。
工作模式
CCM电感电流连续工作模式
DCM电感电流不连续工作模式
BCM电感电流连续工作模式周期结束时电感电流刚好降为0
看电感电流是否连续可以从每个周期的电感电流是否从0开始来判断。
电容电感特性
电容阻碍电压变化通高频阻低频通交流阻直流;
电感阻碍电流变化通低频阻高频通直流阻交流;
伏秒积平衡原理
伏秒积,即电感两端的电压V和这段时间T的乘积。伏秒平衡原理在稳态工作的开关电源中电感两端的正伏秒值等于负伏秒值。即 UonTonUoff*Toff 在开关电源稳定的状态下电感的充放电属于一个稳定的状态开关管导通期间流入电感的电流也等于开关管关闭期间流过电感的电流IonIoff。
二、BUCK电路
Buck变换器也称降压式变换器是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。单管续流二极管。作用是续流在BUCK电路中二极管D形成了续流回路因此D也叫作续流二极管。不隔离输入输出在同一个闭环电路中没有变压器元器件将它们隔离开。如图这是最基本的BUCK电路。 晶体管Q1起开关作用可以导通和关断电流。常见的开关管有三极管MOSFET等等。但是这个开关管受电路输出的驱动脉冲控制。不能用一个单刀双掷开关。 PWM信号信号周期为Ts则信号频率为f1/Ts导通时间为Ton关断时间为Toff则周期TsTonToff占空比DTon/Ts。就是你在单片机里学的高电平占总电平的时间。 这里的电容C1作为滤波电容可以降低输出电压的脉动。 如图当Q1导通的时候二极管截止此时电流就要经过电感然后流向负载R1。电感中的电流在线性增长的同时会发生自感,自感就又会阻碍电流的上升。电感就将电能转换为磁能储存起来了此时自感电势的方向左正右负。二极管正向导通反向截至 当开关管断开时就没有电流流向电感了。但是电感电流不会突变为0而是在慢慢的减少由于电感阻碍电流变化所以这时候就产生了左负右正的自感电势使得二极管D1导通。电流在减少的同时L中之前存储的磁能就转化为电能释放出来给负载R。 在CCM工作模式电感电流连续工作模式下时电感足够大。 首先在导通期间电感电压ULUi-Uo电感的电流会从最小值上升到最大值,电流增量(Us即Ui) 当开关管断开时电感的电压UL-Uo。电感电流就从最大值下降到最小值。电流减少量 如果BUCK电路是一个稳定的电路它就会保持的稳定的开关管的通断开关管导通期间流入电感的电流等于开关管关闭期间流过电感的电流即 整理之后就是下面这个值 根据上式可以得到我们这个输出电压是输入电压在乘以占空比即开关管打开的时间Ton/周期Ts。又因为Ton≠Ts所以输出电压的一定是小于输入的电压这也就是BUCK电路的原理而且输出电压的大小是可以操控我们可以通过改变PWM波的占空比来控制输出电压的值。
在DCM的工作模式下也有UoUiD。此模式就是电感比较小负载比较大。周期Ts比较长的情况电感电流已经降为0了但是新的周期还没开始。所以每个新的周期电感电流都是从0开始线性增加的。这种模式下电感的电流是有三种状态的线性增加、线性减少、闲置0
DCM工作模式下会使电路带载能力降低稳压精度变差纹波电压大。所以通常要求BUCK电路在CCM工作模式下工作。当然也存在一种临界条件就是当一个周期刚好结束的时候电感的电流也刚好减小为0这种模式称为BCM。
电路在开关电源稳定的状态下开关管导通期间流入电感的电流也等于开关管关闭期间流过电感的电流,且满足伏秒平衡原理即(Ui-Uo)TDUo(Ts-TD) 可以算出来VoutDVin
三、BOOST电路
Boost变换器也称升压式变换器是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。开关管Q也为PWM控制方式但最大占空比D必须小于1不允许在Dy1的状态下工作。电感L1在输入侧称为升压电感。Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式。这是最简单的BOOST升压电路。 若很长时间没有对开关管进行控制所有元器件是属于理想状态所以UoUi 如图当开关管导通时同理电感中的电流成线性增加电感自感阻碍电流上升电感将电能转为磁能存储起来。二极管的作用是防止电容对地放电。 当开关管关闭时此时电感的电流又降开始慢慢减少。由于自感的作用阻碍电流的减小电感两端是左负右正所以输出端的电压就成了UoUiUL。输出电压大于输入电压。 对于电感有UonUi,UoffUo-Ui由伏秒平衡原理得UiTD(Uo-Ui)(Ts-TD),化简可以得到 可以通过改变PWM占空比来控制输出电压的大小。
四、BUCK-BOOST电路
Buck/Boost变换器也称升降压式变换器是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器但其输出电压的极性与输入电压相反。Buck/Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成合并了开关管。如图是buck/boost最简单的电路图。 当开关管导通时输入电流从流过电感直接到地右端输出主要由电容放电来维持。UonUi-Uq通常情况下忽略Uq的压降,即UonUi 当开关管关闭时电感电流从地流向负载R和电容C在流经二极管后回到电感。其过程就是L释放能量和电容充电的一个过程。所以UoffUo-Ud,二极管的压降一般也是忽略不计的,即UoffUo 由伏秒平衡原理得UiTDUo(Ts-TD),化简可以得到 这时候我们就会想怎么控制输出电压是降压还是升压呢控制开关管的PWM波的占空比就起了很大的作用。如果占空比大于1/2升压反之降压。
总结
1.Buck电路——降压斩波器其输出平均电压、U0小于输入电压Ui极性相同。BUCK型DC-DC只能降压降压公式VoVi*D。
2.Boost电路——升压斩波器其输出平均电压、U0大于输入电压Ui极性相同。BOOST型DC-DC只能升压升压公式VoVi/(1-D)。
3.BuckBoost电路——降压或升压斩波器其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui极性相反电感传输。BUCK-BOOST型DC-DC即可升压也可降压公式Vo(-Vi)* D/1-D。
#4.Cuk电路——降压或升压斩波器其输出平均电、压U0大于或小于输入电压Ui极性相反电容传输。
5.开关管一般使用功率三极管或功率MOS管由PWM波信号来控制开关管通断。
6.电感储能作用电感在储能和释能转换时电感的正负极会发生反向。流经电感的电流不能突变只能逐步变大或变小。
7.二极管限流作用
8.电容滤波作用
9.电阻负载
内容和图有些引用博主「灯泡有点小亮」在此感谢
