buck電路穩壓原理

時間 2021-07-07 10:05:43

1樓:

電晶體導通關斷兩種情況交替~~

2樓:韓宋

電路呢,?

2.2.1開關器件導通和關斷時,電路的動態工作過程分析

2-1圖 開關導通、關斷的等效電路圖

當驅動訊號使開關管導通時如2-1(b圖),電容c開始充電,輸出電壓加在負載上。電容c在充電過程中電感l的電流逐漸增加,儲存的能量也逐漸增加,此時續流二極體反向截止。

當驅動訊號使開關管截止時如2-1(c圖),l開始釋放能量,l中的電流開始減小,l產生的感應電動勢使續流二極體導通,電流通過電感、續流二極體構成迴路給負載傳遞能量。當負載電壓低於電容c兩端的電壓時,c開始向負載釋放能量。驅動控制訊號使開關管周而復始的重複上述過程,從而使輸出電壓趨向一個定值。

[12]

buck變換器有三種工作模式:第一種是電感電流處於連續的工作模式。第二種時電感電流處於斷續的工作模式。

第三種是電感電流處於臨界的工作模式。所謂的臨界模式是,在開關管截止到導通這個時間電感l中的能量剛好釋放完,也就是開關管截止終止時電感電流剛好為零。[13]

等效的電路模型及基本規律

2-2圖等效電路模型圖

(1)從電路可以看出,電感l和電容c組成低通濾波器,此濾波器設計的原則是使 us(t) 的直流分量可以通過,而抑制 us(t) 的諧波分量通過;電容上輸出電壓 uo(t)就是us(t)的直流分量再附加微小紋波uripple(t) 。

(2)電路工作頻率很高,一個開關週期內電容充放電引起的紋波uripple(t) 很小,相對於電容上 輸出的直流電壓uo有:

(2-1)

電容上電壓巨集觀上可以看作恆定。電路穩態工作時,輸出電容上電壓由微小的紋波和較大的直流分量組成,巨集觀上可以看作是恆定直流,這就是開關電路穩態分析中的小紋波近似原理。[15]

(3)一個週期內電容充電電荷高於放電電荷時,電容電壓升高,導致後面週期內充電電荷減小、放電電荷增加,使電容電壓上升速度減慢,這種過程的延續直至達到充放電平衡,此時電壓維持不變;反之,如果一個週期內放電電荷高於充電電荷,將導致後面週期內充電電荷增加、放電電荷減小,使電容電壓下降速度減慢,這種過程的延續直至達到充放電平衡,最終維持電壓不變。[12]

這種過程是電容上電壓調整的過渡過程,在電路穩態工作時,電路達到穩定平衡,電容上充放電也達到平衡,這是電路穩態工作時的一個普遍規律。

(4)開關s置於1位時,電感電流增加,電感儲能;而當開關s置於2位時,電感電流減小,電感釋能。假定電流增加量大於電流減小量,則一個開關週期內電感上磁鏈增量為:

(2-2)

此增量將產生一個平均感應電勢:

(2-3)

此電勢將減小電感電流的上升速度並同時降低電感電流的下降速度,最終將導致一個週期內電感電流平均增量為零;一個開關週期內電感上磁鏈增量小於零的狀況也一樣。

這種在穩態狀況下一個週期內電感電流平均增量(磁鏈平均增量)為零的現象稱為:電感伏秒平衡。這也是電力電子電路穩態執行時的又一個普遍規律。

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