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BUCK/BOOST電路原理

分類:
新聞動態
作者:
北京穩固得
來源:
北京穩固得
2018/06/27 08:35
評論:

  升壓和降壓電路,就是指電力電子設計當中常說的BUCK/BOOST電路。這兩種電路經常一起出現在電路設計當中,BUCK電路指輸出小于電壓的單管不隔離直流變換,BOOST指輸出電壓高于輸入電壓的單管不隔離直流變換。作為最常見也比較基礎的兩種電路,本篇文章就主要對BUCK/BOOST電路原理進行講解。

  首先讓我們從BUCK變換器的概念開始講起,BUCK變換器也稱降壓式變換器,是一種輸出電壓小于輸進電壓的單管不隔離直流變換器。

 

BUCK電路和BOOST電路原理

 

  圖中,Q為開關管,其驅動電壓一般為PWM(Pulse width modulatiON脈寬調制)信號,信號周期為Ts,則信號頻率為f=1/Ts,導通時間為Ton,關斷時間為Toff,則周期Ts=Ton+Toff,占空比Dy= Ton/Ts。

  開關管Q也為PWM控制方式,但最大占空比Dy必須限制,不答應在Dy=1的狀態下工作。電感Lf在輸進側,稱為升壓電感。BOOST變換器也有CCM和DCM兩種工作方式。

 

BUCK電路和BOOST電路原理

 

  BUCK/BOOST變換器:也稱升降壓式變換器,是一種輸出電壓既可低于也可高于輸進電壓的單管不隔離直流變換器,但其輸出電壓的極性與輸進電壓相反。BUCK/BOOST變換器可看做是BUCK變換器和BOOST變換器串聯而成,合并了開關管。

 

BUCK電路和BOOST電路原理

 

  BUCK/BOOST變換器也有CCM和DCM兩種工作方式,開關管Q也為PWM控制方式。

  LDO的特點:

  ① 非常低的輸進輸出電壓差;② 非常小的內部損耗;③ 很小的溫度漂移;④ 很高的輸出電壓穩定度;⑤ 很好的負載和線性調整率;⑥ 很寬的工作溫度范圍;⑦ 較寬的輸進電壓范圍;⑧ 外圍電路非常簡單,使用起來極為方便DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓,也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種,一是脈寬調制方式Ts不變,改變ton(通用),二是頻率調制方式,ton不變,改變Ts(易產生干擾)。其具體的電路由以下幾類:

  (1)BUCK電路——降壓斬波器,其輸出均勻電壓U0小于輸進電壓Ui,極性相同。

  (2)BOOST電路——升壓斬波器,其輸出均勻電壓U0大于輸進電壓Ui,極性相同。

  (3)BUCK-BOOST電路——降壓或升壓斬波器,其輸出均勻電壓U0大于或小于輸進電壓Ui,極性相反,電感傳輸。

  (4)Cuk電路——降壓或升壓斬波器,其輸出均勻電壓U0大于或小于輸進電壓Ui,極性相反,電容傳輸。

  DC-DC分為BUCK、BUOOST、BUCK-BOOST三類DC-DC。其中BUCK型DC-DC只能降壓,降壓公式:Vo=Vi*D;BOOST型DC-DC只能升壓,升壓公式:Vo= Vi/(1-D);BUCK-BOOST型DC-DC,即可升壓也可降壓,公式:Vo=(-Vi)* D/(1-D)D為充電占空比,既MOSFET導通時間。

  開關性穩壓電源的效率很高,但輸出紋波電壓較高,噪聲較大,電壓調整率等性能也較差,特別是對模擬電路供電時,將產生較大的影響。

  因開關電源工作效率高,一般可達到80%以上,故在其輸出電流的選擇上,應正確丈量或計算用電設備的最大吸收電流,以使被選用的開關電源具有高的性能價格比,通常輸出計算公式為: Is=KIf式中:Is—開關電源的額定輸出電流;If—用電設備的最大吸收電流;K—裕量系數,一般取1.5~1.8;電容式開關電源它們能使輸進電壓升高或降低,也可以用于產生負電壓。其內部的FET開關陣列以一定方式控制快速電容器的充電和放電,從而使輸進電壓以一定因數(0.5,2或3)倍增或降低,從而得到所需要的輸出電壓。

  這種特別的調制過程可以保證高達80%的效率,而且只需外接陶瓷電容。由于電路是開關工作的,電荷泵結構也會產生一定的輸出紋波和EMI(電磁干擾)首先貯存能量,然后以受控方式開釋能量,以獲得所需的輸出電壓。

 

BUCK電路和BOOST電路原理

 

BUCK電路和BOOST電路原理

 

  BUCK/BOOST電路看似簡單,但是實際分析起來還是能夠分析出很多細枝末節的知識。只有熟練掌握了這些基礎知識,才能更加熟練、快速的完成電路設計。可見,在學習的過程當中,切忌急功近利,穩扎穩打才是最穩妥也是最能收獲知識的學習方式。

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