基本双向转换器电路的构成

　　本节介绍Buck、Boost、Buck－Boost和Cuk PWM DC/DC转换器双向电能流动电路的构成。

　　所谓Buck、Boost、Buck Boost和Cuk双向电能转换电路，即电能可以从输入端流向输出端，也可以从输出端流向输入端，或者说输人端和输出端可以互换。要使PWM DC/DC转换器具有这种功能，必须要解决电流双流动的问题，同时在电流正、反向流动的同时又不使其等效电路发生变化。如何使Buck、Boost、Buck￣Boost和Cuk等PWM DC/DC转换器电路具有这样的功能呢，最简单的办法是在原电路的三极管（开关管）上并联一只工极管，在原电路的二极管上反并联一只三极管(开关管)，组成两个可以反向导通的三极管开关S和S。S与S按互补的方式工作，即当S导通时，正向电流通过原有的三极管和原有的二极管流通；当S导通时，反向电流通过后加的三极管和二极管流通。这样不仅实现了正、反向电流的流通，也不使等效电路发生变化，将单向Buck、Bcost、Buck Boost和Cuk PWM DC/DC转换器，改成双向Buck、Boost、Buck－Boost和Cuk PWM DC/DC转换器电路后的电路如图1所示。

　　所谓互补方式工作，即在DUTS期间(DU为占空比，Ts为开关周期)开关S开通，S关断；在(1 － DU)Ts，期间开关s开通，S关断。

　　根据转换器电压转换比(增益)的定义，当Ui端为输入端(电源)、U。端为输出端(负载)时，电压转换比(增益)M＝ ；当U。端为输人端(电源)Ui，端为输出端(负载)时电压

　　转换比．称M为正向转换比，M为反向转换比，同时。如果令互补占空比DU＝1—Du，则1—Du＝Du，故：

　　对双向Buck转换器电路：

　　对双向Boost 4专换器电路：

　　对双向Buck－Boost转换电路及Cuk转换器电路：

　　可见，双向Buck转换器电路的反向工作转换比M与Boost转换器相同；双向Boost转换器电路的反向工作转换比而与Buck转换器相同；双向Buck￣Boost转换器与Cuk转换器电路的正、反向工作转换比相同。

　　双向转换器电路作为PWM DC/DC转换器，在实际应用时也具有较好的特性。例如，Cuk双向转换器可以作为电流充电转换器，当DU＝0.5，M＝1，M＝1时，如果Ui＞U。时，则电能Ui向U。流动；当Ui，＜U。时，则电能由U。向Ui流动，以保持Ui与Uo。永远相等。

　　图1所示为电能双向流动的Cuk转换器电路，它与图1（a）所示的Cuk转换器电路不同的是：开关管V1（NPN型三极管）两端反并联了一只二极管DZ；二极管D1上反并联了一只开关管（PNP型三极管）V2。两个开关管的基极并联，经限流电阻R后接上PWM脉宽调制信号。

　　图1 电能双向流动的Cuk转换器电路

　　图1所示的电路，如果右端为下正上负的电压源，左端为负载电阻，电能从右端传向左端，所得的输出电压为上正下负。反之，电压源如在左端（上正下负），右端接负载电阻，则电能从左端传向右端，则负上电压为下正上负。图1所示的电路，当负载电流12过小时会出现不连续导电工作模式，二极管电流降至零以后，二极管不能反向流过电流。但电路中有旁路三极管可以导通反向电流。因此，在任何小负载电流时都不会出现不连续工作模式。这对于电路的稳定运行是极为有利的。