直流開關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
3.3.2 輸出電壓恒定不變時:Vo=const
3.3.3 電感電流臨界連續(xù)的邊界曲線:上方為電感電流連續(xù)區(qū),下方為斷續(xù)區(qū)
由圖可見,在Vo=const時,如果Dy0.5,即VoVin,變換器很容易進(jìn)入電感電流斷續(xù)區(qū)。
由于這種變換器的輸出電流和電感電流不同,故二者的邊界不相同,輸出電流Io的邊界線在電感電流的下方,因為Io只是電感電流的一部分。
四、Cuk變換器:美國加州理工學(xué)院Slobodan Cuk提出的對Buck/Boost改進(jìn)的單管不隔離直流變換器,在輸入輸出端均有電感,可以顯著減小輸入和輸出電流的脈動,同樣是輸出電壓的極性與輸入電壓相反,同樣是輸出電壓既可低于也可高于輸入電壓。Cuk變換器可看做是Boost變換器和Buck變換器串聯(lián)而成,合并了開關(guān)管。
開關(guān)管Q也為PWM控制方式。Cuk變換器也有CCM和DCM兩種工作方式,但不是指電感電流,而是指流過二極管的電流連續(xù)或斷續(xù)。在一個開關(guān)周期中開關(guān)管Q的截止時間(1-Dy)Ts內(nèi),若二極管電流總是大于零,則為電流連續(xù);若二極管電流在一段時間內(nèi)為零,則為電流斷續(xù)工作;若二極管電流在t=Ts時剛降為零,則為臨界連續(xù)工作方式。
Cuk變換器中有兩個電感,這兩個電感之間可以沒有耦合,也可以有耦合,耦合電感可進(jìn)一步減小電流脈動量。
分析時增加一個假設(shè):耦合電容C1容量很大,變換器在穩(wěn)態(tài)工作時C1的電壓基本保持恒定。
4.1 CCM時的基本關(guān)系:
Cuk變換器中,電源能量經(jīng)過3次變換才到負(fù)載。第一次是Q導(dǎo)通,電感L1儲能增長,電能轉(zhuǎn)換為磁儲能;第二次是Q截止,L1的磁能轉(zhuǎn)移為C1的電能存儲著;第三次是Q導(dǎo)通,C1的電能轉(zhuǎn)移到負(fù)載和輸出回路的電感L2和電容Cf。實際上,第一、三次兩個轉(zhuǎn)換是同時進(jìn)行的。
Cuk變換器中兩電感電流增長率和下降率僅與Vin、Vo和自身電感大小有關(guān)。電感確定后,兩電流增長率只由Vin大小決定,分別為Vin/L1和Vin/L2;下降率只與Vo有關(guān),分別為Vo/L1和Vo/L2。
4.2 DCM時的基本關(guān)系:
4.3 兩電感有耦合的Cuk變換器:
如果兩電感L1和L2繞在同一鐵芯上,
則兩個電感互相耦合,除自感外還有互感M,通常用耦合系數(shù)k來表示耦合程度:
耦合電感可以進(jìn)一步減小輸入電流和輸出電感電流的脈動。
五、Zeta變換器:有兩個電感和耦合電容的單管不隔離直流變換器,輸出電壓極性和輸入電壓相同。Zeta變換器可看做是Buck/Boost變換器和Buck變換器串聯(lián)而成,合并了開關(guān)管。
Zeta變換器是電感輸出,所以輸出電流脈動很小,開關(guān)管Q也為PWM控制方式。
分析時假設(shè)耦合電容C1容量很大,變換器在穩(wěn)態(tài)工作時C1的電壓基本保持恒定。
5.1 CCM時的基本關(guān)系:
5.2 DCM時的基本關(guān)系:
六、Sepic變換器:有兩個電感和耦合電容的單管不隔離直流變換器,輸出電壓極性和輸入電壓相同。Sepic變換器可看做是Boost變換器和Buck/Boost變換器串聯(lián)而成,合并了開關(guān)管。
Sepic變換器是電感輸入,所以輸入電流脈動很小,開關(guān)管Q也為PWM控制方式。
分析時假設(shè)耦合電容C1容量很大,變換器在穩(wěn)態(tài)工作時C1的電壓基本保持恒定。
CCM時的基本關(guān)系:
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