电力电子课程设计--48W BUCKBOOST电路设计

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1、 电力电子技术课程设计电力电子技术课程设计 课题：课题：48W BUCK/BOOST48W BUCK/BOOST 电路电路设计设计 班级：班级： 学号：学号： 姓名：姓名： 专业：专业： 电力电子技术电力电子技术 系别：系别： 自 动 化 学 院 指导教师：指导教师： 2017 年年 3 月月 1 1.1. 背景应用背景应用 1. 单管 BUCK-BOOST:是非隔离升降压（输出可高于或低于输入电压）式 PWM DC/DC 转 换电路，其输出电压与输入电压方向相反，开关 MOS 管是高端驱动，因此可工作在 BUCK 和 BOOST 两种工作状态，工作时序比 BOOST 复杂需要分别进行分析。

2、2. 双管 BUCK-BOOST：是非隔离升降压（输出可高于或低于输入电压）式 PWM DC/DC 转换电路，其输出电压与输入电压方向相同。开关 MOS 管是高、低端驱动，存在 BUCK 和 BOOST 两种工作状态相互切换的问题，用硬件不易实现 PWM，用软件（如 DSP）比较容易实现，不易产生工作状态切换不稳定性问题。 2.2. buck/boostbuck/boost 主电路主电路工作原理工作原理 2 2.1.1 设计任务设计任务 1、分析 buck/boost 电路工作原理，深入分析功率电路中各点的电压波形和 各支路的电流波形； 2、根据输入输出的参数指标，计算功率电路中半导体器件电压

3、电流等级， 并给出所选器件的型号，设计变换器输出滤波电感及滤波电容。 3、给出控制电路的设计方案，能够输出频率和占空比可调的脉冲源。 4、应用 protel 软件作出线路图，建立硬件电路并调试 2.22.2 原理分析原理分析 升降压斩波电路的原理图如图 1 所示。由可控开关 Q、储能电感 L、二极管 D、滤波电容 C、负载电阻 RL 和控制电路等组成。 2 V1 Q D LC RL + - V2 Io 图表 1 BUCK-BOOST 主电路 图表 2 电感、电容的电压、电流波形 当开关管 Q 受控制电路的脉冲信号触发而导通时，输入直流电压 V1 全部加 3 于储能电感 L 的两端，感应电势的极

4、性为上正下负，二极管 D 反向偏置截止，储 能电感 L 将电能变换成磁能储存起来。 电流从电源的正端经 Q 及 L 流回电源的负端。经过 ton 时间以后，开关管 Q 受控而截止时，储能电感 L 自感电势的极性变为上负下正，二极管 D 正向偏置而 导通，储能电感 L 所存储的磁能通过 D 向负载 RL 释放，并同时向滤波电容 C 充 电。经过时间 Toff 后，控制脉冲又使 Q 导通，D 截止，L 储能，已充电的 C 向 负载 RL 放电，从而保证了向负载的供电。此后，又重复上述过程。由上述讨论 可知，这种升降压斩波电路输出直流电压 V2 的极性和输入直流电压升降压斩波 电路 V1 的极性是相

5、反的，故也称为反相式直流交换器。 2 2. .3 3 电路运行状态分析电路运行状态分析 + + - Vin Q D Lf Cf RLD - + Vo iLf + + - Vin Q D LfCf RLD - + VoiLf (a) Q 导通 (b) Q 关断，D 续流 图表 3 buck/boost 不同开关模态下等效电路 电感电流连续工作时，Buck/Boost 变换器有开关管 Q 导通和开关管 Q 关断两 种工作模态。 a.a.在开关模态在开关模态 1010t tonon ： t=0 时，Q 导通，电源电压 Vin加载电感 Lf上，电感电流线性增长，二极管 D 戒指，负载电流由电容 Cf提

6、供： f L fin di LV dt (2-1) o o LD V I R (2-2) o fo dV CI dt (2-3) t=ton时，电感电流增加到最大值 m ax L i，Q 关断。在 Q 导通期间电感电流增加 4 量 f L i f in Ly f V iD T L (2-4) b.b.在开关模态在开关模态 2t2ton on T: T: t=ton时，Q 关断，D 续流，电感 Lf贮能转为负载功率并给电容 Cf充电， f L i在 输出电压 Vo 作用下下降： f L fo di LV dt (2-5) f ooo Lfof LD dVdVV iCIC dtdtR (2-6) t=T 时， f L i见到最小值 m in L i，在 ton T 期间 f L i减小量 f L i