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降压电路的拓扑分析和实现

高工
2009-11-11 17:25:42    评分
降压电路是一种基本的DC/DC变换器。随着IPM驱动和MCU供电、LED照明驱动、继电器和交流开关供电等小功率、直接从母线电压供电的应用场合越来越多,而目前的大部分DC/DC变换器输入电压一般在50V以内,一种高压的降压型斩波变换器被研究和使用得越来越广泛。考虑到降压电路构成简单、成本较低,因此这种变换器具有良好的市场前景。本文对其原理和高压降压电路应用设计进行了详细地阐述。

  

降压电路拓扑分析

 

图1是降压拓扑的电路图。当t=0时驱动S导通,电源Uin向负载供电,电感电流iL线性上升。当t=ton时控制S关断,二极管VD续流,电感电流呈线性下降。

图1:降压拓扑电路图。
图1:降压拓扑电路图。

  

  根据电感电流是否连续,可分为连续电流模式(CCM)、不连续电流模式(DCM)和临界电流模式(BCM或CRM或TM)。通常串接较大电感L使负载电流连续且纹波小。但是小功率SMPS中为了减小噪声以及损耗,通常选定电感电流不连续模式(DCM)。CCM和DCM下的各参数波形如图2所示。

 

 

图2:CCM和DCM下主要参数波形。
图2:CCM和DCM下主要参数波形。

 

1. BCM和CCM

 

  设IL为iL的平均值,△iL是iL的纹波值。则在BCM和CCM模式下:

  稳态时:

从(3)和(4)得:

从(1)、(2)和(5)得: 在CCM下, (5)取>号

在BCM下, (5)取等号, ==> L=R*Ts*(1-D)/2

 

2. DCM

 

  设图2中t1处iL=0,且a=(t1-ton)/Ts=t1/Ts-D。则稳态时 L上电压开关周期平均值为0:

C在开关周期内电流平均值为0:

iL的平均值:IL=△iL*(D+a)/2<△iL/2

Load电流: Io=Uo/R

  根据(7)、(8)和(4)得: 0.5*[(Uin-Uo)/L]*D*Ts*[Uin*D/Uo]=Uo/R

    且: K=2*L/(D2*Ts*R)=2/(D2*x), x=Ts*R/L, y=Uo/Uin。

    

 

图3:各模式下Uo/Uin的比值变化图。
图3:各模式下Uo/Uin的比值变化图。

 




关键词: 降压     电路     拓扑     分析     实现     电流    

高工
2009-11-11 17:27:02    评分
2楼
现在我碰到的都是用降压电路,不清楚什么时候应该用升压电路,请问高人?

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