Buck boost电路分析

2 Boost变换器分析

2.1 工作原理

Boost变换器电路如图2所示，在期间，电感L上的电流为：，从最小处处开始线性增加，当时，达到峰值，如图3所示，导通结束后电感L电流的增量为。

在期间，电感L上的电流为：，从最峰值处处开始线性减小，当时，达到最小值，如图3所示，截止期间电感L电流的减小量为。

图3 输入电压变化对电感峰值电流的影响

2.2 占空比

在稳定状态下，导通期间电感电流的增加量与截止期间电感电流的减小量必然相同，根据伏秒积平衡的条件，可得占空比

由占空比0<D<1，可得boost变换器输出电压总是大于输入电压。

2.3 输入电压变化对电感峰值电流的影响

电感电流增量

可知，输入电压降低，D变大，变大，可能会使电感峰值电流超过允许值，造成开关管过流损坏，在输入电压达到最小值时，电感峰值电流以及电感、开关管、续流二极管损耗等将出现最大值，因此必须在输入电压达到最小值时设计boost变换器相关参数。

2.4负载变化对电感电流的影响

负载变化，由于输入电压、输出电压不变，意味着占空比D、导通电压、截止电压均保持不变，即电感充电电流，放电电流的斜率不变。而电感的平均电流，输出电流减小时，电感平均电流也减小。负载由重变轻的过程中，boost变换器从CCM模式经BCM模式，进入到DCM模式。

当时（为纹波系数，），变换器处于临界BCM模式。

最小电感量

3Buck变换器分析

3.1 工作原理

Buck变换器电路如图4所示，在期间，电感L上的电流为：，从最小处处开始线性增加，当时，达到峰值，如图5所示，导通结束后电感L电流的增量为。

在期间，电感L上的电流为：，从最峰值处处开始线性减小，当时，达到最小值，如图5所示，截止期间电感L电流的减小量为。

图5 输入电压变化对的影响

3.2 占空比

在稳定状态下，导通期间电感电流的增加量与截止期间电感电流的减小量必然相同，根据伏秒积平衡的条件，可得占空比

由占空比0<D<1，可得buck变换器输出电压总是小于输入电压。

3.3 输入电压变化对电感峰值电流的影响

电感电流增量

可知，输入电压上升，D变小，变大，可能会使电感峰值电流超过允许值，造成开关管过流损坏，在输入电压达到最大值时，电感峰值电流以及电感、开关管、续流二极管损耗等将出现最大值，因此必须在输入电压达到最大值时设计boost变换器相关参数。

3.4负载变化对电感电流的影响

负载变化，由于输入电压、输出电压不变，意味着占空比D、导通电压、截止电压均保持不变，即电感充电电流，放电电流的斜率不变。而电感的平均电流，输出电流减小时，电感平均电流也减小。负载由重变轻的过程中，buck变换器从CCM模式经BCM模式，进入到DCM模式。

当时（为纹波系数，），变换器处于临界BCM模式。

工作在CCM模式的buck变换器负载变化范围不宜太大，否则负载最小下，buck变换器有可能会进入DCM模式，为保证在最小负载下，变换器依然工作在CCM模式，电流纹波比将减小，从而电感体积增大。

由于，而，。因此最小电感量

开关管选择：开关管截止时承受的最大电压为。为保险起见，开关管击穿电压；瞬态最大电流。

4LLC谐振变换器buck boost电路电感取值分析

4.1buck电路电感取值：

输入电压最大为600V，输出电压最大为400V，开关频率为20Khz，最大输入电流为20A，最大输出电流为15A，额定功率为P=5kW，=80%。

依据上式可以得到满载情况下即时最小电感量L=0.189mH。

另外受负载的影响，为保证在最小负载下，变换器依然工作在CCM模式，取时，即10%的满载功率下电感的最小值为L=3.02mH，电感取值为3mH。

4.2boost电路电感取值：

最小电感量

依据上式可以得到满载情况下即时最小电感量L=0.104mH。

图9满负载BCM模式下的buck电路电感电流波形

另外受负载的影响，为保证在最小负载下，变换器依然工作在CCM模式，取，即10%的满载功率下电感的最小值为L=1.04mH，电感值取整得到L=1mH。

Buck boost电路应结合buck电路和boost电路的电感取值，同时考虑负载影响，尽可能选择较小的电感值，通过以上分析buck boost电路电感取值为3mH。

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2019-1-10 22:28 上传

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