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新型组合Buck-Boost电路设计

发布时间:2019-12-05 11:15:45? 文章来源:/? 作者:姚编辑? 阅读:次


(西华大学电气与电子信息学院,四川 成都 610039)

摘要:传统Buck-Boost主拓扑电路在电压转换过程中易出现,电压变换稳定系数低 输出纹波电流大 杂波发生系数大等缺点;针对传统Buck-Boost的相关缺陷,本文提出一种组合式Buck-Boost主拓扑电路,并基于SaberDesigner仿真软件展开性能验证。


一、Buck-Boost组成

1.1电路组成

Buck-Boost电路由辅助电源,开关电路,Buck电路,无源无损软开关Boost电路组成,其逻辑结构如图1:

图1

通过开关电路对输入电压范围判定,选择导通路径,经过转换电路处理后向稳压滤波电路输送电能,最终输出稳定电压。

1.2传统Buck-Boost电路

传统Buck-Boost电路是单管不隔离直流变换器,但其输出电压的极性与输进电压相反。BUCK/BOOST变换器可看做是BUCK变换器和BOOST变换器串联而成,合并了开关管。其电路如图所示:

1.3工作原理

具体主拓扑电路如图2所示:

图2

Vs为输入电压源,为减小输入信号线路呈感性引起的尖峰电压对SW3开关管输入极(S极)的不可逆性损伤,加入软钳位电路,对输入极尖峰电压加以处理。

当输入电压低于输出电压时,开关SW2拨向电感L1,SW3开关管受PWM波驱动,电路进入降压模式。当开关管导通时,电源同时为电感与负载提供电能,当开关管关断时,电感L1通过负载RL 二极管D1形成放电回路。

若输入电压低于额定输出电压,开关SW2拨向电感L2,开关管SW1开始工作,起始阶段开关S处于关断状态,此时Vcs=Vs,IL2=Iin。开关SW1导通后电流I2经过D5对负载供能,电流ILr减少到零,二极管D5关断,Cs经D2,Cr、L2和开关SW1开始放电,Vcr开始充电,电感电流反向增加,Cs放电过程结束后,D1导通,电感L2和电容Cr发生谐振,电感电流IL2流经D3和D2,向Cr充电。电容电压Vcr继续上升,当 IL2=0,D1和D2关断,Vcr保持在最大值,变换器工作在PWM状态,且IL1=Is,开关S关断后电源Vs一路经L2,D1向Cs充电,Vcs从零开始上升;另一路则经L2,L1,Cr,D3向负载供电,同时电容Cr放电,Vcr下降,IL2上升,vcs达到VO。Vcs被钳在VO,即VCsmax=VO;电源继续经L,L2,Cr,D3向负载供电,电容Cr继续放电。电容电压Vcr降到零,同时电感电流IL2上升到Iin,IL2=Iin,变换器重新工作在PWM状态,开关S导通,开始下一个周期的工作。

二、优点与缺陷

由本拓扑电路具有结构简单,通过结构单一的Buck电路与无源无损软开关Boost电路组合,兼顾其结构简单和高效率的特点。文献[1]中同样提出一种组合式Buck-Boost电路,其主拓扑如图所示

本电路兼具同步电源大电流大功率的特点,但若通过PWM电路驱动,其需要接入两对具有互补特性的PWM,同样也需要接入开关电路,自举电路。这样会加大拓扑结构的复杂性,同时会对使外围控制电路复杂化。本电路只需接入一对开关电路就可以解决该问题。

参考文献

[1]一种高效率升降压 DC-DC 变换器的研究[J].陈 弯,陈永真,赵子龙 辽宁工业大学学报(自然科学版

[2]开关电源设计制作[M].马洪涛 周芬萍 中国电力出版社

[3]开关电源理论与设计实践[M].电子工业出版社,梁适安,2013

[4]电力电子技术[M].机械工业出版社,王兆安,2009

[5]高效率开关电源设计与制作[M].中国电力出版社,陈永真,2008

[6]现代电子技术[M].东北大学出版社,陈永真,2015

[7]开关电源理论与设计实践[M].电子工业出版社,梁适安,2013

[8]开关稳压电源的设计和应用[M].机械工业出版社,裴云庆,2010

[9]开关电源外围元器件选择与检测[M].中国电力出版社,沙占友等,2009

[10]高效率开关电源设计与制作[M].中国电力出版社,陈永真,2008

[11]开关电源典型设计实例精选[M].中国电力出版社,杨恒,2007

[12]最新开关电源设计程序与步骤[M].中国电力出版社,李龙文,2007

[13]模拟电子技术[M].高等教育出版社,林春方,杨建平主编,2006

[14]单管变换器及其应用[M].机械工业出版社,陈永真,宁武,孟丽囡编著,2006

[15]电容器及其应用[M].科学出版社,陈永真编著,2005.



本文来源:新型组合Buck-Boost电路设计:/lunwen/4189.html

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