上一篇文章已对部分DC-DC拓扑电路问题做了整理和收集,本文继续摘录其它问题,希望对大家有所帮助。关于DC/DC电压变换器设计的问题,欢迎随时沟通,桑尼奇-孙生,18576699326,QQ:2335804557。(更多详情)
问题1:输入电压范围为VINMIN到VINMAX,则应该选择何值进行buck,boost或buck-boost设计?
答:因boost与buck-boost电路电感平均电流随D值增大而增大[IL=IO/(1-D)],故两种电路电感需根据输入电压的最小值即VINMIN来设计,此时电感电流取最大值(平均值与峰值)。通常必须确保电感值能承载应用中的峰值电流而不饱合。buck电路的平均电流虽与输入输出电压无关,但因高输入电压会使峰值电流增加,于是宜根据输入电压的较高值(VINMAX)选择buck电感。
问题2:为何boost与buck-boost电路平均电感电流公式相同,而与buck电路如此不同?
答:buck电路中能量在整个开关周期里(在开关管导通与关断期间)都一直不断地流向负载(通过电感),所以,平均电感电流一定等于负载电流,即IL=IO
电容对平均电流的流动无任何影响,因为稳态情况下,电容上的电荷与每个开关周期末加在电感上的伏秒数一样,平均值也为0(电荷是电流对时间的积分,以安.秒为单位)。若未达到平衡状态,电容将持续充电(或放电),直到达到稳态(平均值为0)。
而boost与buck-boost电路中,能量仅在开关管关断期间流到输出端,且只能通过二极管流过,所以二极管的平均电流一定与负载电流相等,经过简单计算,因整个周期的二极管平均电流为ILX(1-D),且等于负载电流IO,于是可以得到boost与buck-boost电路中IL=IO/(1-D)。
问题3:三种拓扑的平均输出电流(即负载电流)与何相等?
答:buck电路的平均输出电流与平均电感电流相等,而boost与buck-boost电路中其值等于平均二值管电流。
问题4:三种拓扑的平均输入电流值与何相等?
答:buck电路的输入电流只流过开关管,当开关管关断时便会停止,所以平均输入电流一定与平均开关管电流相等。在开关周期的导通时间D内,平均开关管电流值与平均电感电流值相等,也即buck电路中与负载电流相等。所以整个周期内的开关管电流数学平均值为DXIO,此必与输入电流值 IIN相等。也可通过输入与输出功率对上式进行验证。
根据上式可得,输入功率与输出功率相等,在计算过程中,假设开关管与二极管导通压降为0,所以能量守恒无损,也即效率为100%。
同样,因为boost变换器的输入电流都流过电感,所以平均输入电流与平均输入电流与平均电感电流相等,即IO/(1-D),仍通过功率进行验证
Buck-boost电路情况稍微复杂些,开关管导通时输入电流流过电感,而开关管关断时电感电流仍继续流动,但与输入无关,故只可得到平均输入电流与平均开关管相等。因开关管电流中心值为IO/(1-D),所以其周期内数学平均值为DXIO(1-D),此即为平均输入电流。仍通过功率进行验证,可得PIN=PO
问题5:三种拓扑的平均电感电流与输入或输出电流有何关联?
答:buck电路的平均电感电流等于输出电流,即IL=IO ; boost电路的平均电感电流与输入电流相等,即 IL=IN;buck-boost电路中其等于输入电流(平均值)与输出电流(平均值)之和,推导如下:
各种电流关系表如下:
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