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直流开关电源的拓扑结构

时间:02-16 来源: 点击:

,电感向负载供电。

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3.2 DCM时的基本关系:

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3.3 电感电流临界连续的边界:

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3.3.1 输入电压恒定不变时:Vin=const

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3.3.2 输出电压恒定不变时:Vo=const

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3.3.3 电感电流临界连续的边界曲线:上方为电感电流连续区,下方为断续区

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由图可见,在Vo=const时,如果Dy<0.5,即Vo<Vin,变换器很容易进入电感电流断续区。

由于这种变换器的输出电流和电感电流不同,故二者的边界不相同,输出电流Io的边界线在电感电流的下方,因为Io只是电感电流的一部分。

四、Cuk变换器:美国加州理工学院Slobodan Cuk提出的对Buck/Boost改进的单管不隔离直流变换器,在输入输出端均有电感,可以显著减小输入和输出电流的脉动,同样是输出电压的极性与输入电压相反,同样是输出电压既可低于也可高于输入电压。Cuk变换器可看做是Boost变换器和Buck变换器串联而成,合并了开关管。

开关管Q也为PWM控制方式。Cuk变换器也有CCM和DCM两种工作方式,但不是指电感电流,而是指流过二极管的电流连续或断续。在一个开关周期中开关管Q的截止时间(1-Dy)Ts内,若二极管电流总是大于零,则为电流连续;若二极管电流在一段时间内为零,则为电流断续工作;若二极管电流在t=Ts时刚降为零,则为临界连续工作方式。

Cuk变换器中有两个电感,这两个电感之间可以没有耦合,也可以有耦合,耦合电感可进一步减小电流脉动量。

分析时增加一个假设:耦合电容C1容量很大,变换器在稳态工作时C1的电压基本保持恒定。

4.1 CCM时的基本关系:

Cuk变换器中,电源能量经过3次变换才到负载。第一次是Q导通,电感L1储能增长,电能转换为磁储能;第二次是Q截止,L1的磁能转移为C1的电能存储着;第三次是Q导通,C1的电能转移到负载和输出回路的电感L2和电容Cf。实际上,第一、三次两个转换是同时进行的。

Cuk变换器中两电感电流增长率和下降率仅与Vin、Vo和自身电感大小有关。电感确定后,两电流增长率只由Vin大小决定,分别为Vin/L1和Vin/L2;下降率只与Vo有关,分别为Vo/L1和Vo/L2。

4.2 DCM时的基本关系:

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4.3 两电感有耦合的Cuk变换器:

如果两电感L1和L2绕在同一铁芯上,

则两个电感互相耦合,除自感外还有互感M,通常用耦合系数k来表示耦合程度:

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耦合电感可以进一步减小输入电流和输出电感电流的脉动。

五、Zeta变换器:有两个电感和耦合电容的单管不隔离直流变换器,输出电压极性和输入电压相同。Zeta变换器可看做是Buck/Boost变换器和Buck变换器串联而成,合并了开关管。

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Zeta变换器是电感输出,所以输出电流脉动很小,开关管Q也为PWM控制方式。

分析时假设耦合电容C1容量很大,变换器在稳态工作时C1的电压基本保持恒定。

5.1 CCM时的基本关系:

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5.2 DCM时的基本关系:

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、Sepic变换器:有两个电感和耦合电容的单管不隔离直流变换器,输出电压极性和输入电压相同。Sepic变换器可看做是Boost变换器和Buck/Boost变换器串联而成,合并了开关管。

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Sepic变换器是电感输入,所以输入电流脉动很小,开关管Q也为PWM控制方式。

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分析时假设耦合电容C1容量很大,变换器在稳态工作时C1的电压基本保持恒定。

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