直流-直流变换器.doc

1、直流-直流(DC/DC)变换器DC/DC 变 换 释 义 DC-DC converterDC/DC 变 换 是 将 固 定 的 直 流 电 压 变 换 成 可 变 的 直 流 电 压 ， 也 称 为 直 流斩 波 。 斩 波 器 的 工 作 方 式 有 两 种 ， 一 是 脉 宽 调 制 方 式 Ts 不 变 ， 改 变ton(通 用 )， 二 是 频 率 调 制（ 1） Buck 电 路 降 压 斩 波 器 ， 其 输 出 平 均 电 压 U0 小 于 输 入 电 压 Ui， 极 性 相 同 。 （ 2） Boost 电 路 升 压 斩 波 器 ， 其 输 出 平 均 电 压 U0 大 于

2、输 入 电 压 Ui， 极 性 相 同 。 （ 3） Buck Boost 电 路 降 压 或 升 压 斩 波 器 ， 其 输 出 平 均 电 压 U0 大 于 或 小 于 输 入 电 压 Ui， 极 性 相 反 ， 电 感 传 输 。 （ 4） Cuk 电 路 降 压 或 升 压 斩 波 器 ， 其 输 出 平 均 电 压 U0 大 于 或 小 于 输 入 电 压 Ui， 极 性 相 反 ， 电 容 传 输 。 还 有 Sepic、 Zeta 电 路 。 上 述 为 非 隔 离 型 电 路 ， 隔 离 型 电 路 有 正 激 电 路 、 反 激 电 路 、 半 桥 电 路 、全 桥 电 路

3、、 推 挽 电 路 。直 流 -直 流 变 换 器 功 能 模 块 介 绍直 流 -直 流 变 换 器 （ DC-DC converter） 内 部 一 般 具 有 PWM（ 脉 宽 调 制 ） 模 块 ，E/A（ 差 错 放 大 器 模 块 ） ， 比 较 器 模 块 等 几 大 功 能 模 块 。直 流 -直 流 变 换 器 工 作 原 理其 工 作 原 理 为 ： 输 出 经 过 FB（ 反 馈 电 路 ） 接 到 FB pin， 反 馈 电 压 VFB 与 设 定好 的 比 较 电 压 Vcomp 比 较 后 ， 产 生 差 错 电 压 信 号 ， 差 错 电 压 信 号 输 入 到

4、PWM 模 块 ，PWM 根 据 差 错 电 压 的 大 小 调 节 占 空 比 ， 从 而 达 到 控 制 输 出 电 压 的 目 的 ， 振 荡 器 的 作 用是 产 生 PWM 工 作 频 率 的 三 角 波 ， 三 角 波 经 过 斩 波 电 压 斩 波 后 ， 产 生 方 波 ， 其 方 波 就 是控 制 MOSFET 的 导 通 时 间 从 而 控 制 输 出 电 压 的 。直 流 变 换 器 调 制 方 法开 关 管 导 通 时 ， 输 出 电 压 等 于 输 入 电 压 Ud； 开 关 管 断 开 时 ， 输 出 电 压 等 于0。 输 出 电 压 波 形 如 上 图 所 示

5、， 输 出 电 压 的 平 均 值 Uo 为 (4-1)式 中 Ts开关 周 期 D开 关 占 空 比 ， 改 变 负 载 端 输 出 电 压 有 3 种 调 制 方 法 ： 1 开 关 周 期 Ts 保 持 不 变 ， 改 变 开 关 管 导 通 时 间 ton。 也 称 为 脉 宽 调 制(PWM)。 2 开 关 管 导 通 时 间 ton 保 持 不 变 ， 改 变 开 关 周 期 Ts。 3. 改 变 开 关 管 导 通 时 间 ton， 同 时 也 改 变 开 关 周 期 Ts。 方 式 1 的 PWM 是 最 常 见 的 调 制 方 式 ， 这 主 要 是 因 为 后 2 种 方

6、式 改变 了 开 关 频 率 ， 而 输 出 级 滤 波 器 是 根 据 开 关 频 率 设 计 的 ， 显 然 ， 方 式 1 有较 好 的 滤 波 效 果 。直 流 变 换 器 脉 宽 调 制 方 式 图 4-2(a)是 脉 宽 调 制 方 式 的 控 制 原 理 图 。 给 定 电 压 与 实 际 输 出 电 压 经误 差 放 大 器 得 到 误 差 控 制 信 号 uco， 该 信 号 与 锯 齿 波 信 号 比 较 得 到 开 关 控 制信 号 ， 控 制 开 关 管 的 导 通 和 关 断 ， 得 到 期 望 的 输 出 电 压 。 图 4-2(b)给 出 了脉 宽 调 制 的 波

7、 形 。 锯 齿 波 的 频 率 决 定 了 变 换 器 的 开 关 频 率 。 一 般 选 择 开 关 频率 在 几 千 赫 兹 到 几 百 千 赫 之 间 。 直 流 变 换 器 工 作 模 式按 照 控 制 电 压 和 锯 齿 波 幅 值 的 关 系 ， 开 关 占 空 比 D 可 以 表 示 成 ： (4-2) 直 流 -直 流 变 换 器 有 两 种 不 同 的 工 作 模 式 ： 1. 电 感 电 流 连 续 模 式 2.电 感 电 流 断 续 模 式 在 不 同 的 情 况 下 ， 变 换 器 可 能 工 作 在 不 同 的模 式 。 因 此 ， 设 计 变 换 器 和 它 的 控 制 器 参 数 时 ， 应 该 考 虑 这 两 种 不 同 的 工 作模 式 的 特 性 。