DC-DC转换电路ppt课件.ppt

1、2022-5-191研讨背景研讨背景在各种电子设备中，经常需要将输入的直流电压转换到电路所需要的直流电压，同时，将不稳定的直流电压变成稳定的电压，这种电路称为DC-DC电源电路。电路通常用电子开关器件和起储能和平滑作用的电感和电容构成。DC/DC 转换器分为三类：升压型DC/DC 转换器、降压型DC/DC 转换器以及升降压型DC/DC 转换器。用动态电路分析方法可以解释这种电路的工作原理。2 题目一：用动态分析方法求出电题目一：用动态分析方法求出电感电流一个周期的波形感电流一个周期的波形DC-DC降压降压转换器转换器理论分析电感电流理论分析电感电流iL分析时假定分析时假定v0为直流为直流V0(

2、理论证明假设成立！理论证明假设成立！)求响应的一个周期，求响应的一个周期，周期起始值等于周期周期起始值等于周期结束值结束值3T导通等效电路导通等效电路+uo-+ uL -RuidtduCiuUdtdiLuCLCCCSLL假设假设uC=Uo =常数常数iL线性增加线性增加uGtuLCsuU tiLiMimtiCt0t1：4CuiLuGttonuLCSuU tiCtimtiMtoffT断开等效电路断开等效电路+uo-+ uL -RuidtduCiudtdiLuCLCCCLL假设假设uC= Uo =常数常数iL线性减少线性减少5升压变换电路DC-DC升压升压转换器转换器理论分析电感电流理论分析电感电

3、流iL分析时假定分析时假定v0为直流为直流V0求响应的一个周期，求响应的一个周期，周期起始值等于周期周期起始值等于周期结束值结束值6iLimtuLSUtCSuU uGttoniMiCttoffT T导通等效电路导通等效电路T T断开等效电路断开等效电路7计算过程：0t1： = + = L i=C + 化简可得： + + =代入数据的特征方程为：s2+200s+106=0解得：s1=-100+1000j s2=-100-1000j开关变换频率f= = 159Hz8综上所述： 由于开关的变化，使产生的电感电压为直流脉冲，分由于开关的变化，使产生的电感电压为直流脉冲，分析可得产生的电感电流为三角波，

4、其关系如下图所示：析可得产生的电感电流为三角波，其关系如下图所示：9 题目二：求出两个电路中输出电压与输入题目二：求出两个电路中输出电压与输入电压的关系。证明改变占空比电压的关系。证明改变占空比d =t1/ T可以调整输可以调整输出电压的高低。出电压的高低。设iL(0)=0 Uc(0)=00t1： iL(t)= dt=t1T： iL(t)=又因为电流的不可突变性，所以iL(0) =iL(T)=0 稳态情况下，电感上一周期的平均电压为零由此可以推出：U0= Uin=dUin同理升压转换电路中有输入电压、输出电压、占空比之间的关系为：U0= Uin= Uin10仿真：仿真：用脉冲电压控制两个开关同

5、时动作用脉冲电压控制两个开关同时动作用用20kHz的脉冲波形控制开关的切换，验证理论分析结果的脉冲波形控制开关的切换，验证理论分析结果利用受控源测量电感两端电流和电压波形利用受控源测量电感两端电流和电压波形 题目三：在题目三：在EWBEWB中，用电压控制开关构中，用电压控制开关构建建DC-DCDC-DC电路的仿真电路电路的仿真电路112022-5-19定义上述电路中定义上述电路中导通占空比导通占空比D为为: : offononsontttTtD 通过控制占空比控制输出电压R两端两端平均平均电压：电压：SsonoUTtU SDU导通占空比导通占空比占空比占空比导通比导通比122022-5-19改

6、变改变占空比占空比D D有三种基本方法：有三种基本方法：脉冲频率调制脉冲频率调制(PFM)(PFM) 维持维持ton不变，改变不变，改变TS。改变。改变TS就改变就改变了输出电压周期或了输出电压周期或频率。频率。tonTS1uttonTS2ut2211DTtTtDsonson132022-5-19脉冲宽度调制脉冲宽度调制(PWM)(PWM)维持维持TS不变，改变不变，改变ton在这种方式中，输出在这种方式中，输出电压波形的周期不变，电压波形的周期不变，仅改变脉冲宽度。仅改变脉冲宽度。有利于滤波器的设计ton1TSutton2TSut改变改变占空比占空比D D有三种基本方法：有三种基本方法：14

7、2022-5-19改变改变占空比占空比D D有三种基本方法：有三种基本方法：混合脉冲宽度调制混合脉冲宽度调制脉冲周期脉冲周期TS与宽度与宽度ton均改变均改变。广义的脉冲宽度广义的脉冲宽度调制技术包含上调制技术包含上述三种控制方式述三种控制方式ton1TSutton2TS2ut15 DC-DC降压转换器仿真电路图降压转换器仿真电路图波形为：波形为：16 DC-DC升压转换器仿真电路图：升压转换器仿真电路图：波形为：波形为：17降压转换器降压转换器升压转换器升压转换器扩展：用二极管代替开关扩展：用二极管代替开关s2，分析与仿真，分析与仿真S1闭合时二极管截止（断开）闭合时二极管截止（断开）S1断开时电感电流的连续性产生感应电压，强断开时电感电流的连续性产生感应电压，强迫二极管导通（短路）迫二极管导通（短路） 题目四：重复题三的理论分析，并进行题目四：重复题三的理论分析，并进行EWBEWB仿真仿真18 将电路中的开关s2用二极管代替，在图4-1中，正极在下方；在图4-2中，正极在左侧。假设二极管加正向电压时导通，电阻为0；加反向电压时断开，电阻无穷大。19理论分析与上面相同，用理论分析与上面相同，用WEB仿真电路图及波形为：仿真电路图及波形为： 降压转换器波形为：波形为：20升压转换器波形为：波形为：212022-5-19谢谢观赏！谢谢观赏！22