BOOST和cuk电路的设计

【BOOST电路设计】 BOOST电路，又称为升压斩波电路，是一种常见的DC-DC转换器类型，用于将较低的直流输入电压提升至较高的直流输出电压。在设计BOOST电路时，关键参数包括输入电压、输出电压、占空比以及电感L和电容C的选取。 1. 工作原理： - 当开关元件（如电力MOSFET）导通时，输入电压E向电感L充电，电感储存能量，同时电容C提供稳定电压给负载。 - 开关元件断开时，电感释放存储的能量，继续向负载供电，此时电容C与电感L共同作用维持输出电压。 2. 参数计算： - 占空比D定义为开关元件导通时间ton与总周期T的比例，即D=ton/T。 - 输出电压U0与输入电压E的关系由占空比决定：U0=E*(1+D)。 - 电感L的选择：L=(Ud*D)/(F*ΔI)，其中 Ud 是输出电压与输入电压之差，F是开关频率，ΔI是电感电流变化量。 - 电容C的选择：C=(I0*D)/(ΔUf)，I0是输出电流，ΔUf是输出电压纹波。 【CUK电路设计】 CUK电路是一种连续导电模式下的DC-DC转换器，其特点是输出电压极性可与输入电压极性相反，且具有较平坦的输出电压特性。 1. 工作原理： - 开关元件导通时，电流分别在E-L1-V和R-L2-C-V回路中流动。 - 开关元件断开时，电流路径变为E-L1-C-VD和R-L2-VD，电容C的电流平均值为零。 - 输出电压与输入电压的关系为U0=α/(1-α)*E，其中α=D/(1+D)是占空比的另一种表示方式。 2. 参数计算： - 对于CUK电路，两个电感L1和L2的值相等，计算公式为L1=L2=(Ud*D)/(ΔIf)。 - 电容C1和C2的计算：C1=(I(1-D))/(ΔUf)，C2=(Ud*D)/(8*L2*ΔUf^2)。 【仿真电路设计】 在实际设计中，我们可以依据计算结果选择合适的元件值进行电路仿真。例如，在BOOST电路中，采用L=0.02816H，C=1.3E-6的参数，可得到输出电压为100V；而在CUK电路中，采用L1=L2=0.198H，C1=1.32e-7，C2=1.833E-9的参数，输出电压为53V。 仿真过程中，还需要分析和观察关键波形，如输入电流采样、开关脉冲、MOSFET电流、二极管电流以及输出电压等，以确保电路性能符合设计要求并能稳定工作。这些波形图有助于理解和优化电路的动态特性，确保转换效率和稳定性。