降压变换电路2

上节课主要内容讲解了MOS管调光灯电路；分析了什么是占空比。存在的问题少数同学不能占空比的定义；少数同学不会计算输出电压的平均值。本次课主要内容分析Buck电路和Boost电路的工作原理；Buck电路和Boost电路的工作模式；教学目标了解电流连续模式和电流断续模式的区别；掌握Buck电路的工作原理；掌握Boost电路的工作原理；降压变换电路应用Led恒流电源电路3.2降压变换电路原理图

续流二极管全控型电力器件输入直流电压滤波电感滤波电容负载3.2降压变换电路导通期间（ton）：电力开关器件导通，电感蓄能，二极管D反偏。；关断期间（toff）：电力开关器件断开，电感释能，二极管D导通续流。由波形图可以计算出输出电压的平均值为：c)

电流断续时的波形EV+-MRLVDioEMuoiGtttOOOb)电流连续时的波形TEiGtontoffioi1i2I10I20t1uoOOOtttTEEiGiGtontoffiotxi1i2I20t1t2uoEMa)

电路图3.2降压变换电路(3.2.4)1）电感电流iL连续模式：在ton期间:电感上的电压为

由于电感L和电容C无损耗，因此iL从I1线性增长至I2，上式可以写成式中△IL=I2－I1为电感上电流的变化量，UO为输出电压的平均值。3.2降压变换电路(3.2.5)(3.2.6)(3.2.7)(3.2.8)(3.2.9)1）电感电流iL连续模式：在toff期间:假设电感中的电流iL从I2线性下降到I1，则有根据式(3.2.4)、(3.2.5)可求出开关周期ＴS为上式中△IL为流过电感电流的峰－峰值，最大为I2，最小为I1。电感电流一周期内的平均值与负载电流IO相等，即将式(3.2.7)、(3.2.8)同时代入关系式△IL=I2－I1可得2）电感电流iL临界连续状态：变换电路工作在临界连续状态时，即有I1=0，由可得维持电流临界连续的电感值L0为：

即电感电流临界连续时的负载电流平均值为：

式中Iok为电感电流临界连续时的负载电流平均值。

总结：临界负载电流Iok与输入电压Ud、电感L、开关频率f以及开关管T的占空比D都有关。

当实际负载电流Io＞Iok时，电感电流连续；当实际负载电流Io=Iok时，电感电流处于连续（有断流临界点）;

当实际负载电流Io

＜Iok时，电感电流断流；3.2降压变换电路(3.2.10)(3.2.11)输出纹波电压：

在Buck电路中，如果滤波电容C的容量足够大，则输出电压U0为常数。然而在电容C为有限值的情况下，直流输出电压将会有纹波成份。电流连续时的输出电压纹波为

其中f为buck电路的开关频率，fc为电路的截止频率。它表明通过选择合适的L、C值，当满足fc＜＜f时，可以限制输出纹波电压的大小，而且纹波电压的大小与负载无关。3.2降压变换电路（3.2.14）

升压变换电路应用升压变换电路1)定义：直流输出电压的平均值高于输入电压的变换电路称为升压变换电路，又叫Boost电路。全控型电力器件开关储能保持输出电压2）原理图3）工作原理：ton工作期间：二极管反偏截止，电感L储能，电容C

给负载R提供能量。toff工作期间：二极管Ｄ导通，电感L经二极管Ｄ给电容充电，并向负载RL提供能量。可得：

式中占空比D=ton/TS，当D=0时，U0=Ud，但D不能为1，因此在0≤D＜1的变化范围内Uo≥Uin升压变换电路升压变换电路及其波形4）Boost变换器的可能运行情况：根据在理想状态下，电路的输出功率等于输入功率，参考降压变换电路的计算方法，可得电感电流临界连续时的负载电流平均值为：当实际负载电流Io＞Ick时，电感电流连续。当实际负载电流Io=Ick时,电感电流处于临界连续(有断流临界点)。当实际负载电流Io＜Ick时，电感电流断流。

升压变换电路③没有电压闭环调节的Boost变换器不宜在输出端开路情况下工作：因为稳态运行时，开关管T导通期间()电源输入到电感L中的磁能，在T截止期间通过二极管D转移到输出端，如果负载电流很小，就会出现电流断流情况。如果负载电阻变得很大，负载电流太小，这时若占空比D仍不减小、ton不变、电源输入到电感的磁能必使输出电压不断增加。升压变换电路总结：①Boost电路对电源的输人电流就是升压电感L电流，电流平均值为：I0=(I2-I1)/2。②