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Buck-Boost变换器要点.docx
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《电力电子装置及系统》课程设计说明书
目 录
摘要........................................................................ I
1 Buck/Boost 变换器分析 ..................................................... 1
1.1 基本电路构成 ........................................................ 1
1.2 基本工作原理 ........................................................ 1
1.3 工作波形 ............................................................ 2
2 Buck/Boost 变换器基本关系 ................................................. 3
3 主要参数计算与选择........................................................ 5
3.1 输入电压 ............................................................. 5
3.2 负载电阻 ............................................................. 5
3.3 占空比α ............................................................. 5
3.4 电感 L ............................................................... 5
3.5 输出滤波电容 C 计算 ................................................... 6
4 理论输入、输出电压表达式关系.............................................. 7
5 仿真电路与仿真结果分析.................................................... 8
5.1 buck/boost 仿真电路图 ................................................ 8
5.2 线性稳压电源仿真 ..................................................... 8
5.3 稳压电源波形图 ....................................................... 9
5.4 升压时输出电压与电流波形 ............................................ 10
5.5 降压时输出电压与电流波形 ............................................ 11
总结....................................................................... 13
参考文献................................................................... 14
《电力电子装置及系统》课程设计说明书
摘要
随着世界的需求与电力电子的发展,高频开关电源凭借其低功耗等优点,得到了在计
算机、通信和航天等领域的广泛应用。其中功率变换电路对组成开关电源起重要作用。功
率变换电路是开关电源的核心部分,针对整流以后不同的直流电压功率变换电路有很多种
拓扑结构,比如:Buck 变换器拓扑、Boost 变换器拓扑、Buck/Boost 变换器拓扑、正激(反
激)变换器拓扑......Buck/Boost 变换器作为其中重要的一种,在开关电源的设计中当然也得
到了很好的应用。本课程设计即是基于 Simulink 对 Buck/Boost 变换器进行设计与仿真,并
且将仿真得到的输入输出电压关系式与理论推导进行比较,从而验证其可行性。
关键字:电力电子 开关电源 Simulink Buck/Boost 变换器
I
《电力电子装置及系统》课程设计说明书
BUCK/BOOST 变换器仿真
1 Buck/Boost 变换器分析
1.1 基本电路构成
Buck/boost 变换器也称作升降压变压器,是一种输出电压即可高于又可低于输入
电压的单管不隔离直流变换器。但其输出电压与输入电压的极性相反。所用元器件含
有电感、电容、二极管、开关管等,与Buck 或 Boost 变换器所用基本一致。不同的是
电感的位置不一样。Buck/Boost 变换器可以看成是 Buck 变换器和 Boost 变换器合并
了开关管串联而成。其电路图如图 1-1 所示。由于电感的不同,也分为连续工作模式
和不连续工作模式,本设计仅就电感量足够大的连续工作模式进行分析和设计。
VD
V
i
2
i
1
i
L
V
L
R
C
U
O
E
图 1-1 Buck/Boost 变换器电路图
1.2 基本工作原理
当开关管 V 触发而导通时,输入电流电压全部加在储能电感 L 的两端,感应电势极性
为上正下负,二极管反向偏置截止,储能电感 L 将电能变为磁能储存起来。电流从电源正
端流过开关管和电感回到电源负端。经过 Ton 时间后,开关管截止,储能电感 L 电势极性
由上正下负变为上负下正,二极管正向偏置导通,储能电感L 储存的磁能经二极管向负载
RL 释放,同时向滤波电容 C 充电。又经过 Toff 后,开关管导通,二极管截止,电感 L 充
电,已充电的 C 向 RL 放电,从而保证了向负载的供电。此后,重复上述过程。
1
《电力电子装置及系统》课程设计说明书
1.3 工作波形
升降压斩波电路各输入输出量波形如图 1-2 所示。
U
GE
t
T
i
L
I
L
t
t
i
V
i
VD
t
t
U
L
E
U
O
图 1-2 Buck/Boost 变换器工作波形
2
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