UiTs 2Lf
D (1 D)
iLf
0
IG
U0 2Lf fs
(1 D)
?
T on Ts
IL fm ax
Io
t T off
ILfmin = 0
电感电流临界连续
IG
UiTs 2Lf
D (1 D)
D0.5
I G max
U iTs 8Lf
IG 4D(1 D) IG max
1 .0
0 .8
IG 0 .6 IG m ax
u be
0
uAB
Ui
0
ILf
Ui
Uo Lf
DTs
u Lf
0
Ui- Uo
-U o
滤波电感电流的最大值和最小值为
ILfm axI0ILf /2
iLf
0
ILfminI0ILf /2
Io
T on Ts
IL fm ax T off
t
t t
I L fm in t
Q：当Ui和Uo一定时，如果负载 电流变化，电感电流脉动是
电力电子技术
/直流变换器
第一章 直流/直流变换器
1.1 直流/直流降压变换器(Buck变换器) 1.2 直流/直流升压变换器(Boost变换器) 1.3 直流升压-降压变换器(Buck-Boost变换器) 1.4 直流升压-降压变换器(Cuk变换器) 1.5 带隔离变压器的直流/直流变换器 #1.6 开关直流电源的控制
0 .4
0 .2
0 .0
D
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
相同的Ui(恒定)，不同的U0。
电感电流断续
输出平均电流：
iLf
ILfmax
Io
1 1
Io
Ts
2ILf
max
Ton To'ff
占空比
t
Ui
t
Ui- Uo
t
-U
IL fm ax
Io
T on
T off
Ts
I L fm in t
脉冲宽度调制
(Pulse-Width Modulation)
脉冲频率调制
Pulse-Frequency Modulation
输出电流平均值
Io
1 2
ILf min ILf max
滤波电感电流脉动值
电压 参考
基（门） 极驱动
PWM 控制器
误差 放大器
1.1 Buck变换器
Buck变换器的推导 工作原理 外特性 元器件选择和设计
工作原理：电感电流连续
Q ON
A
Lf
iLf
u be
0
RLd
t
Q Ui
+ ULf _
D Cf
uAB
+
Uo 0
_
u Lf
0
Ui Ui- Uo
t t
-U o
B
ULf
Ui Uo
Ts 0
uo
dt
1 Ts
U i Ton
t
U
i
Ton Ts
Ui D
50V
t
Ton D Ts
Ton：导通时间 Ts： 开关周期 D： 占空比
直流变换器：开关模式
设计要求：
Ui = 100V Uo = 50V Io = 10A
Q on: PQ(on) = Vces Io 0
Q off: PQ(off) = Vin Iceo 0 RLd
1.1 Buck变换器
Buck变换器的推导 工作原理 外特性 元器件选择和设计
直流变换器
设计要求：
Ui = 100V
Uo = 50V
Ui
Io = 10A
DC-DC变换器
RLd +
Uo _
直流变换器：电阻分压
设计要求：
Ui = 100V Uo = 50V Io = 10A
UR = 100-50 =50(V) Ui Ploss =5010 =500(W)
Toff
IL fm ax
iLf
Io
I L fm in
0
t
T on
T off
Ts
输入电压与输出电压之间的关系
u be
0
ILf ()
Ui Uo Lf
Ton
uAB
ILf ()
Uo Lf
Toff
0
u Lf
0
ILf() ILf()
iLf
Ui Uo Lf
Ton
Uo Lf
Toff
0
Uo Ton T o n D Ui Ton Toff T s
_ +
Vref
RLd +
Uo _
PQ = UQ IQ = 5010 =500(W)
= UoIo/UiIo = Uo/Ui
= 50/100 = 50%
设计要求：
Ui = 100V Uo = 50V Io = 10A
ube
100V uo
0
Ton
Ts
Q Ui
直流变换器：开关模式
RLd + Uo _
1
U o Ts
+
Q Ui
Ploss 0
Uo _
ube
100V uo
0
Ton
Ts
t
100%
t
Uo DUi
☺ 效率很高！
☺可以自动稳压 !
Buck变换器
Lf
RLd
Q
Ui
D
+
Uo
Cf
_
续流二极管
滤波器
降压式变换器
电源输入 单相或三相
EMI 滤波
不控直流 整流 输入 滤波
DC-DC变换与隔离
高频整流 滤波
受控直流 输出 Vo
无法自动稳压 ! 效率太低!!!
= UoIo/UiIo = Uo/Ui
= 50/100 = 50%
RLd +
Uo _
直流变换器：线性模式
设计要求：
Ui = 100V Uo = 50V Io = 10A
UQ = 100-50 =50(V)
Ui
☺无 可法以自动稳压 ! 效率太低!!!
线性放大器 和基极驱动
I L fm in t
1.1 Buck变换器
Buck变换器的推导 工作原理 外特性 元器件选择和设计
电感电流临界连续
电感电流连续临界电流值，
即负载最小电流：
u be
0
t
1
IG Iomin 2ILf max
uAB
Ui
0
t
ILfmax ILf UiLfUoDTs
u Lf
0
Ui- Uo
- Uo
t
IG
Lf
d iLf dt
IL fm ax
iLf
Io
I L fm in
ILf ()
Ui Uo Lf
Ton
0
t
T on
T off
Ts
Q OFF
u be
A
Lf
iLf
RLd
0
t
+ ULf _
uAB
+
Ui
Q D
Ui
Uo 0
Cf
_
u Lf
0
Ui- Uo
t t
-U o
B
ULf
Uo
Lf
d iLf dt
ILf ()
Uo Lf
1.1 直流/直流降压变换器(Buck变换器) 1.2 直流/直流升压变换器(Boost变换器) 1.3 直流升压-降压变换器(Buck-Boost变换器) 1.4 直流升压-降压变换器(Cuk变换器) 1.5 带隔离变压器的直流/直流变换器 #1.6 开关直流电源的控制
1.1 Buck变换器
Buck变换器的推导 工作原理 外特性 元器件选择和设计
否变化？
A：不变！
工作原理：电感电流断续
Q Ui
Q Ui
Q Ui
Lf
RLd
+
D
Uo
u be
Cf
_
0
Lf
iLf
RLd
uAB
+ ULf _
+
0
D
Uo
u Lf
Cf
_
0
A
Lf
iLf
+ ULf _
D Cf
B
RLd
iLf
+ 0
Uo _
Ui Ui- Uo
Io T on
Ts
-U o
IL fm ax T off
t
t t