Part01:Buck电路工作原理: 图1-1 Buck电路拓扑结构 Buck电路的拓扑结构如图1-1所示: (1) input接输入电源,既直流电动势: (2) IGBT1为开关管,可以选择以全控型开关管为主,对于高频状态多使用MOSFET,对于高电压状态,多采用IGBT(MOSFET或者IGBT由Buck电路具体工作情况决定).Buck变换器又称降压变换器,通过控制input侧直流电动势的供电与断电实现输出测的降压.开关管的控制方式根据控制信号的不同主要又分为以下三种方式: a) 脉冲调制型

开关电源(Switching  Mode  Power  Supply)即开关稳压电源,是相对于线性稳压电源的一种的新型稳压电源电路,它通过对输出电压实时监测并动态控制开关管导通与断开的时间比值来稳定输出电压. 由于开关电源效率高且容易小型化,因此已经被广泛地应用于现代大多数电子产品中.如果说每个现代家庭都至少有一个开关电源都不为过,如电视机(彩色的).电脑.笔记本.电磁炉等等内部都有开关电源,虾米?这些东西你们家都没有?我去!那手机有没有?手机充电器也是一个小型的开关电源,中招了吧!手机也没有

http://www.amobbs.com/thread-3293203-1-1.html 首先必须要了解电感的一些特性:电磁转换与磁储能.其它所有参数都是由这两个特性引出来的. 电感回路通电瞬间 断电瞬间 相信有初中文化是坛友们都知道,一个电池对一个线圈通电,这是个电磁铁.不论你是否科盲,你一定会奇怪,这有什么值得分析的呢?有!我们要分析它通电和断电的瞬间发生了什么. 线圈(以后叫作"电感"了)有一个特性---电磁转换,电可以变成磁,磁也可以变回电.当通电瞬间,电会变为磁并以磁的形式

8.5 交流传递函数以及阻抗的测量 测量原型变换器和变换器系统的传递函数是非常好的工程实践过程.这样的实践可以验证系统是否被正确地建模和设计.此外,通过测量单个电路元件的端阻抗来表征其特性也是非常有用的. 小信号交流的幅值和相位的测量可以使用一种被称为网路分析仪或频率分析仪的设备.基本的网络分析仪的关键输入和输出如图8.60所示.网络分析仪提供幅值和频率可控的正弦输出电压\(\hat{v}_{z}\).该信号可以注入到带测量系统的任何期望位置.网络分析仪也可以有两个或多个输入,\(\hat{v}

8.4 变换器传递函数的图形化构建 第7章推导出的buck变换器小信号等效电路模型在图8.55中再次给出.让我们用上一节的图解方法来构造该变换器的传递函数和端阻抗. Fig. 8.55 Small-signal model of the buck converter, with input impedance Zin(s) and output impedance Zout(s) explicitly defined 输出阻抗\(Z_{out}(s)\)可以通过将\(\hat{d}(s)\)和\

2.1 引言 在上一章中,介绍了降压变换器作为降低直流电压的一种方法,其仅使用非耗散开关,电感器和电容器.开关状态变换产生一个矩形波形\(v_{s}(t)\),如图2.1所示.当开关位于位置1时,该电压\(v_{s}(t)\)等于直流输入电压\(V_{g}\):当开关位于位置2时,该电压\(v_{s}(t)\)等于零.实际上,开关是使用功率半导体器件(例如晶体管和二极管)实现的,可根据需要控制功率开关器件导通和关断以执行理想开关的功能.开关频率\(f_{s}\)取决于半导体器件的开关速度,等于开

2.2 电感伏秒平衡.电容充放电平衡以及小纹波近似 让我们更加仔细地观察图2.6中的buck变换器的电感和电容的波形.我们是不可能设计一个滤波器能够只允许直流分量通过而完全滤除开关频率次谐波的.所以,低通滤波器允许非常少含量的高频谐波输出.因此,图2.7所示的输出电压\(v(t)\)波形实际上可表达为: \[v(t)=V+v_{ripple}(t) \tag{2.4} \] Fig 2.6 Buck converter containing practical low-pass filter 所

2.5 含两极点低通滤波器变换器的输出电压纹波估计 在分析包含两极点低通滤波器的变换器如Cuk变换器及Buck变换器(图2.25)输出时,小纹波近似将会失效.对于这些变换器而言,无论输出滤波电容的值是多大,其输出电压纹波的小纹波近似都是零.产生这个问题主要是这些情况下,输出电容的电流唯一分量是由电感电流纹波产生的.因此在计算输出电容电压的纹波时,电感电流的纹波不能忽略,且需要更为精确的近似值. Fig 2.25 含两极点输出滤波器的Buck变换器 在这种情况下,有用的一种改进方法是考虑电感电流纹

3.5 示例:Boost变换器中包含的半导体传导损耗 作为最后一个示例,让我们考虑对图3.22所示的Boost变换器中的半导体传导损耗进行建模.功率损耗的另一个主要来源是半导体器件的正向电压降引起的传导损耗.金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)或双极结型晶体管(BJT)的导通压降可以以合理建模为导通电阻\(R_{on}\).如果是二极管,绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或晶闸管,则电压源加上导通电阻会得到精度非常高的模型:如果在单个工作点对变换器建模,则可以省略导通电阻. Fig 3.22 Bo

5.3 Boost变换器实例 作为第二个示例,考虑图5.12的Boost变换器.让我们来确定不同模式的边界并且求解DCM下的电压变换比.此前在2.3节中分析了在CCM工作的Boost变换器的特性,并确定了电感电流直流分量\(I\)和纹波峰值幅度\(\Delta i_{L}\)的表达式. Fig 5.12 Boost converter example 当二极管导通时,其电流等于电感电流\(i_{L}(t)\),从图2.18可以看出,电感电流的最小值在二极管导通间隔期间,\(DT_{s}<t<T

6 变换器电路 我们已经分析了包括buck,boost,buck-boost以及cuk电路,电压源逆变器等一系列电路的工作原理.利用这些变换器,可以执行许多不同的功能:降压,升压,极性反转以及直流交流变换等等. 那么很自然的我们要问到,这些变换器是怎么来的?还有哪些其他的变换器以及可以获得哪些其他功能.变换器之间的基本关系是什么?在本章中,探讨了几种不同的电路演化,他们解释了基本变换器的起源.源荷反转就使得buck变换器变为了boost变换器.展示了buck-boost和cuk变换器是如何基于b

6.1 电路演化 第一章使用基本原理构建了buck变换器(图6.1).开关可以降低电压直流分量,低通滤波器可消除开关纹波.在CCM下,buck变换器的变换比为\(M=D\).buck变换器是最简单的,最基础的电路,我们将从这个电路得出其他电路. Fig 6.1 The basic buck converter 6.1.1 源荷反转 让我们首先考虑一下,如果将变换器的电源输入端口和电源输出端口互换会出现什么情况.在图6.2(a)的buck变换器中,电压\(V_{1}\)施加在端口1,电压\(V_{

6.3 变压器隔离 在许多应用场合中,期望将变压器结合到开关变换器中,从而在变换器的输入输出之间形成直流隔离.例如,在离线(off-line)应用中(变换器输入连接到交流公用系统),根据监管部门要求,需要隔离.在这些情况下,只需要在变换器的交流输入端连接一个50Hz或者60Hz的变压器即可获得隔离.但由于变压器的尺寸和重量随频率成反比,因此通过将变压器并入变换器中恶意实现显著的改进, 使得变压器以数十或者百KHz频率工作. 当需要较大的升压或者降压变换比时,使用变压器可以优化变换器.通过合适的变

6.4 变换器评估与设计 没有完美适用于所有可能应用场合的统一变换器.对于给定的应用和规格,应该进行折中设计来选择变换器的拓扑.应该考虑几种符合规格的拓扑,对于每种拓扑方法,对比较重要的量进行计算,比如最坏情况下的晶体管电压,电流有效值,变压器尺寸等.这种类型的定量比较可以选择最佳方法,同时避免工程师的个人偏好. 6.4.1 开关应力和利用率 通常,变换器中最大的单一成本是有源半导体器件的成本.而且,与半导体器件相关的导通和开关损耗通常占变换器损耗的主体.因此,对于候选变换器而言,比较总有源开关

8.2 变换器传递函数分析 接下来,让我们推导基本变换器传递函数中的极点,零点和渐近线增益的解析表达式. 8.2.1 示例:Buck-boost变换器的传递函数 Buck-boost变换器的小信号等效电路模型已经在7.2节中推导完成,其结果这里在图8.31中重新给出.让我们来推导并画出这个电路的控制-输出以及输入-输出的传递函数. 这个变换器包含两个独立的交流输入:控制输入\(\hat{d}(s)\)和直流输入\(\hat{v}_{g}(s)\).交流输出电压的变化量\(\hat{v}(s)\)

8.0 序 工程设计过程主要包括以下几个过程: 1.定义规格与其他设计目标 2.提出一个电路.这是一个创造性的过程,需要利用工程师的实际见识和经验. 3.对电路进行建模.变换器的功率级建模方法已经在第7章给出.系统各元件和其他部分通常使用供应商提供的数据进行建模. 4.对电路进行面向设计的分析.这就涉及到了方程的建立,这些方程可以通过选择不同的元素值从而满足设计规格和设计目标.此外,工程师有必要对电路特性有更多的了解和物理角度的见解,从而可以通过向电路中添加元件或更改电路的连接改进设计. 5.模

Chapter 2 简单DC-DC变换器稳态分析小结 1 本章重点 1.1 小纹波近似 所谓小纹波近似就是DC-DC变换器的稳态分析中,假定开关频率次的纹波相对于直流分量而言非常小,可以将其忽略进行各直流分量的计算. 例:Buck变换器输出电压包含直流分量\(V\)以及开关频率纹波\(v_{ripple}(t)\) \[v(t) = V+v_{ripple}(t) \tag{1} \] 应用小纹波近似后 \[v(t) \approx V \tag{2} \] 1.2 电感伏秒平衡 首先我们知道电

节选自 http://www.dianyuan.com/bbs/987183.html [草根大侠]贴 关于MOS管导通内阻和米勒电容(Qgd)差异对效率的影响 http://www.epc.com.cn/subject/200910/13172.html 理解功率MOSFET的开关损耗(图) 最近做了一款正激有源钳位电源,DC48输入,DC28V输出,功率200W,频率100K.下边分别说说MOS管的差异 1.主MOS管用的IRF640,钳位管也用的IRF640 ,输出整流管用的MBR2020

9.5 控制器设计 现在让我们来考虑如何设计控制器系统,来满足有关抑制扰动,瞬态响应以及稳定性的规范或者说设计目标.典型的直流控制器设计可以用以下规范定义: 1.负载电流变化对输出电压调节的影响.当负载电流在规定方式变化时,输出电压必须保持在指定范围内.这就相当于对式(9.6)的闭环输出阻抗的最大幅值进行了限制.这里重复给出: \[\cfrac{\hat{v}(s)}{-\hat{i}_{load}(s)}|_{\hat{v}_{g}=0,\hat{v}_{ref}=0}=\cfrac{Z_{o

9.3 关键项\(1/(1+T)\)和\(T/(1+T)\)以及闭环传递函数的构建 从式(9.4)到(9.9)的传递函数可以很容易的由图形代数方法进行构建.假设我们已经分析了反馈系统模块,并且已经画出了\(||T(s)||\)的bode图.举一个具体的例子,假设结果为图9.5所示,其中\(T(s)\)为: \[T(s)=T_{0} \cfrac{(1+\cfrac{s}{\omega_{z}})}{(1+\cfrac{s}{Q\omega_{p1}}+(\cfrac{s}{\omega_{p1}