你的位置:首頁(yè) > 互連技術(shù) > 正文

反極性Buck-Boost的CCM模式和DCM模式

發(fā)布時(shí)間:2023-06-14 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】反極性Buck-Boost 變換器主電路的元件由開關(guān)管,二極管,電感,電容等構(gòu)成。輸出電壓的極性與輸入電壓相反。Buck-Boost 變換器也有電感電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作方式。


反極性Buck-Boost 變換器主電路的元件由開關(guān)管,二極管,電感,電容等構(gòu)成。輸出電壓的極性與輸入電壓相反。Buck-Boost 變換器也有電感電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作方式。


反極性Buck-Boost也可以分為同步,和非同步兩種控制器。如圖所示,左圖為非同步控制器,是由開關(guān)管Q1、二極管D1、電感L組成拓?fù)?;右圖為同步控制器,由Q2替代D1實(shí)現(xiàn)。


反極性Buck-Boost的CCM模式和DCM模式

通過控制 Q1 與 Q2 的導(dǎo)通關(guān)斷時(shí)間,對(duì)儲(chǔ)能元件電感 L 與輸出電容 Cout進(jìn)行 充放電,產(chǎn)生穩(wěn)定的直流輸出電壓 Vout。其中 VIN為電源輸入電壓,Q1 為主開關(guān)功率管, 一般用 MOSFET,D1 為續(xù)流二極管,也可以用一個(gè)開關(guān)管Q2來代替。


工作過程一般包含充電階段和續(xù)流階段。詳細(xì)的工作原理為,當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí),若 Q1 導(dǎo)通,Q2關(guān)斷(或者D1反向截止)時(shí),輸入電壓VIN給電感 L 充電,電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針,此時(shí)電能轉(zhuǎn)化為電感磁能,能量?jī)?chǔ)存于電感上,此時(shí)電感電流隨著Q1導(dǎo)通時(shí)間的增加而增大;電感儲(chǔ)能的同時(shí),輸出電容 Cout與負(fù)載 RL構(gòu)成回路,上一階段電容 Cout存儲(chǔ)的能量釋放給負(fù)載電阻 RL,提供所需的能量,電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,輸出電壓為負(fù)值,輸出電壓的絕對(duì)值隨著充電階段的時(shí)間而下降,該過程稱為環(huán)路的充電階段。


若 Q1 關(guān)斷,Q2 導(dǎo)通(或者D1正向?qū)ǎr(shí),此時(shí)電感電流在上一充電階段儲(chǔ)存的磁能,由電感 L,輸出電容 Cout,負(fù)載 RL和開關(guān)管Q2(或者二極管D1續(xù)流)構(gòu)成的回路進(jìn)行釋放,此時(shí)電感磁能轉(zhuǎn)化成電能,電感電流隨著Q2 導(dǎo)通時(shí)間的增加而減小,一部分用于 Cout充電,進(jìn)行儲(chǔ)能,另一部分用于負(fù)載RL提供電流,由于電感上的電流不能突變的特性,所以電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,輸出電壓也為負(fù)值,輸出電壓的絕對(duì)值隨著續(xù)流階段的時(shí)間而上升,該過程稱為續(xù)流階段。


根據(jù) 反極性Buck-boost 的工作原理可知,電感電流在充電階段是連續(xù)上升的,在續(xù)流階段是連續(xù)下降的,而根據(jù)電感電流在續(xù)流階段是否降為零,分為連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)與非連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)。


(1)連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)


連續(xù)導(dǎo)通模式是電感電流在續(xù)流階段不為零,而在大負(fù)載電流情況下易為 CCM 模式。其工作原理如圖所示。


反極性Buck-Boost的CCM模式和DCM模式


由圖所示為,在每個(gè)周期內(nèi),當(dāng)主開關(guān)管 Q1 導(dǎo)通,D1反向截止時(shí),輸入電壓 VIN通過Q1 給電感充電,電感電流持續(xù)增大,此時(shí) L的電壓值被拉高約為VIN(正值)。當(dāng)開關(guān)管Q1 關(guān)斷,由于D1左側(cè)的電壓為VIN,右側(cè)為負(fù)值Vout,則D1為反向截止,電感電流給電容 Cout與負(fù)載 RL提供能量,電感電流在持續(xù)減小, 此時(shí) L的電壓值Vout(負(fù)值)。所以 L的值與電感電流的值都是在周期性變換的,信號(hào)上電的波形圖如圖所示。


反極性Buck-Boost的CCM模式和DCM模式


當(dāng)工作在 CCM 模式下,每個(gè)周期內(nèi)都有包含完整的充電階段和放電階段。ΔIL為電感電流紋波,Iavg電感電流平均值。


設(shè)一個(gè)完整周期的時(shí)間為 T,其中放電周期為 TON,充電周期為 TOFF。D 為電路中的占空比。由以上的原理分析可得表達(dá)式為:


反極性Buck-Boost的CCM模式和DCM模式


(2)非連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)


當(dāng) Iout>0.5ΔI時(shí),工作在 CCM 模式下,當(dāng)Iout


工作在 DCM 模式下時(shí),一個(gè)有三個(gè)狀態(tài):充電階段、放電階段 和電感電流為零階段,這三階段在一個(gè)周期內(nèi)的時(shí)間分別為 T1,T2,T3。充電階段的占空比為 D1,放電階段的占空比為 D2。在T3期間, Q1關(guān)斷 和 D1截止, 電感電流為零,負(fù)載由輸出濾波電容供電。


反極性Buck-Boost的CCM模式和DCM模式
反極性Buck-Boost的CCM模式和DCM模式
反極性Buck-Boost的CCM模式和DCM模式


CCM 模式下,輸出電壓跟電路占空比與輸入電壓相關(guān), 而 DCM 模式下,與輸入電壓,占空比,開關(guān)頻率,電感值,負(fù)載相關(guān)。相比于DCM, CCM 的輸出電壓值的影響因素更小。

(來源:硬件十萬個(gè)為什么微信公眾號(hào)


免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請(qǐng)聯(lián)系小編進(jìn)行處理。


推薦閱讀:

自由無限:無線充電的力量

恒流LED的電源是如何工作?

如何制作穩(wěn)壓電源

開關(guān)電源的脈沖寬度調(diào)制(PWM)和脈沖頻率調(diào)制(PFM)的區(qū)別

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的硬件轉(zhuǎn)換:什么是機(jī)器學(xué)習(xí)?——第三部分

特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉