当前,在开关变换器中存在多种类型的PWM DC-DC变换TOP,其中BUCK变换器以其简单的结构,操作的便捷性,广泛应用于不同的领域的降压应用。
为熟悉与了解BUCK变换器TOP,对其进行稳态性分析是有必要的,如下将对BUCK变换器进行简单的稳态分析。
对于开关变换分析,当前一般采用分段线性分析法,小波近似分析法,伏-秒平衡条件,安-秒平衡条件以及其他标准电路分析技术对其进行稳态分析,如下图为BUCK变换器功率部分,导通和关断功率部分电路。基于小波分析近似法对于导通和关断功率电路,变换器的输出保持在恒定电压V0.
从图中可以看出电感两端电压为:
导通电路:VL(t)=VS-VO 关断电路:VL(t)=-VO
通过对电感器采用伏-秒平衡条件,结合上式,可得:
(VS-VO)DT=VO(1-D)T 化简====》 VO=DVS
以上既快速得到BUCK变换器得电压增益。
BUCK变换器电流稳态分析参考以上,可列分段电感器电流方程如下:
导通周期为DT时,电感电流:iL(t)=VL(t)*t/L=(VS-VO)*t/L
关断周期为(1-D)T时,电感电流:iL(t)=-VO*t/L
从上式可以看出,电路导通器件电感电流增大,而关断器件减小,其将会是一个周期性三角波。
为熟悉与了解BUCK变换器TOP,对其进行稳态性分析是有必要的,如下将对BUCK变换器进行简单的稳态分析。
对于开关变换分析,当前一般采用分段线性分析法,小波近似分析法,伏-秒平衡条件,安-秒平衡条件以及其他标准电路分析技术对其进行稳态分析,如下图为BUCK变换器功率部分,导通和关断功率部分电路。基于小波分析近似法对于导通和关断功率电路,变换器的输出保持在恒定电压V0.
从图中可以看出电感两端电压为:
导通电路:VL(t)=VS-VO 关断电路:VL(t)=-VO
通过对电感器采用伏-秒平衡条件,结合上式,可得:
(VS-VO)DT=VO(1-D)T 化简====》 VO=DVS
以上既快速得到BUCK变换器得电压增益。
BUCK变换器电流稳态分析参考以上,可列分段电感器电流方程如下:
导通周期为DT时,电感电流:iL(t)=VL(t)*t/L=(VS-VO)*t/L
关断周期为(1-D)T时,电感电流:iL(t)=-VO*t/L
从上式可以看出,电路导通器件电感电流增大,而关断器件减小,其将会是一个周期性三角波。
根据电荷平衡条件可知,通过电容得电流平均值为零,这就意味着电感电流得平均值与通过负载电阻的直流电流相同,因此,电感电流平均值为:
iL(t)直=IL=VO/R
也可以从分段电流计算式中推断出流过电感的最大最小电流之间的差值:
ΔiL=vL* Δt/L=(VS-VO)DT/L=VO*(1-D)T/L
电感电流的最大最小值分别为:
iLmax=IL+ΔiL/2 iLmin=IL-ΔiL/2
基于分段分析关联,可对开关器件电流iQ以及续流二极管电流iD进行平均电流计算,如下:
i(Q)直=IQ=DIL i(D)直=ID=(1-D)IL
通过以上可知,通过分解运行状态关联抗性器件特性,可简化稳态分析。