UC1 U d U 0 <1> 3.电压增益
L1电压的瞬时值：
u L1
Ud
Ud uC1
t [0, KT ] t [KT,T ]
若C1，C较大，认为电压恒 定即： uC1 UC1,UC2 U0
Ud
t [0, KT ]
所以 uL1
<2>
Ud UC1 U0 t [KT,T ]
或
Uc

U0k(1 k) 8LCf 2
13
3.2直流-直流降压变换器（BUCK变换器）（续7）
五、分析方法小结
1、定性画出关键波形； 2、由于LC网路的输入是方波，采用分时区线性化处 理 3、理想化处理：器件、电源和负载； 4、在DC/DC变换器中，降阶处理：假定电容上的端 压为恒定值，将二阶微分方程降为一阶微分方程 5、稳态条件下的的两个重要定律：
UC

1 C
t1
iC dt
0

1 C
t1 0
I0dt

I0t1 C
或
UC

I0k fC
26
3.3直流-直流升压变换器（BOOST变换器）（续7）
五、典型应用(1)
27
3.3直流-直流升压变换器（BOOST变换器）（续8）
六、典型应用(2)
• 作业： 1.设计一个BUCK变换器并进行仿真，条件：f=25KHz，
四、假设及参数计算
1.T，D均为理想器件 2.L较大，使得在一个
周期内电流连续且 无内阻 3.直流输出电压U0为恒 定 4.整个电路无功耗 5.电路已达稳态
10
3.2直流-直流降压变换器（BUCK变换器）（续4）
(一)、晶体管T导通工作模式
（0≤t≤t1=KT）
uL

ud
u0

L
diL dt
Ud
U0

Ud 1 k
Ko 1 K
24
3.3直流-直流升压变换器（BOOST变换器）（续5）
说明:
1) K0<1，AV>1，所以U0>Ud，是 升压电路。
2)
U0

Ud K0
, K0
, K
,U 0
可以调压。
两种模式：能量的传输 模式1：0<t<KT，T/on，D/off， 电流iL升高，等效电路： 模式2：KT<t<T，T/off，D/on， 电流iL降低，等效电路：
U0

L
I2 I1 t1

L
I t1
I (U d U0 )t1
L
I I2 I1
(二)、二极管D导通工作模式
（t1≤t≤T）
I U0 L t2 t1
I U0 (t2 t1) L
由（一）、（二）得：
I (Ud U0 )t1 U0 (t2 t1)
电感伏秒平衡：
T 0
uLdt

0
电容电荷平衡： T 0
icdt

0
14
3.2直流-直流降压变换器（BUCK变换器）（续8）
问题1： BUCK电路中，L、C 对电感电流iL脉动大小 和输出电容电压uc的脉动大小分别有何影响？
I Udk(1 k) fL
Uc

U0k(1 k) 8LCf 2
么问题？ 2、BOOST电路启动过程通常采用软启动，即占空
比逐步增大的方法，为什么？ 3、在启动过程，BOOST电路的主电路和控制电路
的时序
3.4直流降压升压变换器(Buck-Boost变换器)
30
3.4直流降压升压变换器(Buck-Boost变换器)（续1）
2
一、基本概念
3.1 概述
DC-DC变换器定义:只对直流参数进行变换的电路
3
3.1 概述(续1)
一般结构：
完成的功能：
• 直流电幅值变换
• 直流电极性变换
4
3.1 概述（续2）
二.理想直流变换器应具备的性能
1.输入/输出端的电压均为平滑直流,无交流谐波分量 2.输出阻抗为零
5
3.快速动态响应,抑制干扰的能力强 4.高效率/小型化
可求得 I 的表达为
I U0 (U d U0 )
或
fLU d
I Ud k (1 k )
fL
12
3.2直流-直流降压变换器（BUCK变换器）（续6）
Q I T 42
因此，电容上电压峰-峰脉动 值为
Uc

Q C

I 8 fC
得
U c

U0 (Ud 8LCf
U0) 2U d
2、试述CCM和DCM工作的优缺点。
19
3.3直流-直流升压变换器（BOOST变换器）
一、BOOST电路拓扑
20
3.3直流-直流升压变换器（BOOST变换器）（续1）
二、工作原理
当 t [0,t1],
ug 0,VT on, VDoff , uL Ud
21
3.3直流-直流升压变换器（BOOST变换器）（续2）
40
3.5直流升压-降压变换器（CUK变换器）（续6）
L2电压的瞬态值：
uC1 U0 Ud t [0, KT ]
u L2 U0
<3> t [KT,T ]
结论：如果 C1,C2 则 uL1 uL2 <4>
L
I2 I1 t1

L
I t1
I Udt1 L
（二）、二极管D导通工作模式
（t1≤t≤T）
U0
Ud

L
I t2 t1
I (t2 t1)(U0 Ud ) L
由（一）、（二）可得：
I Udt1 (U0 Ud )(t2 t1)
L
L
将 t1 kT,t2 t1 (1 k)T 代入上式，则求得
• L I
• L ，C UC • f I ，UC • I ，UC 确定，则： • f C ，L
15
3.2直流-直流降压变换器（BUCK变换器）（续9）
六、电流断续时的状况
1、求Av 根据伏秒平衡律：
(U d U 0 )DT U 0 DPT U d D (D Dp )U 0
1
1直流直流变换器
•3.1概述 •3.2直流-直流降压变换器（BUCK变换器） •3.3直流-直流升压变换器（BOOST变换器） •3.4直流降压-升压变换器（BUCK-BOOST变换器） •3.5直流升压-降压变换器（CUK变换器） •3.6两象限、四象限直流-直流变换器 •3.7单端正激变换器和单端反激变换器
Ui=300v，Uo=150v，Io=6A，Io=1A，Upp=10v； 2.设计一个BOOST变换器，条件： f=100KHz，Ui=150v，
Uo=300v，Io=6A，IL=1A，Upp=10v。
28
3.3直流-直流升压变换器（BOOST变换器）（续9）
思考题及作业 1、BOOST电路能否空载运行？空载运行会带来什
L1，L2中的能量均是减小的； 输出电路：靠L2，C2中的存能维持输出电压基本不变。
37
3.5直流升压-降压变换器（CUK变换器）（续3）
波形
1、两个电感上的电压是相等 的。
2、管子所承受的反压=输入 电压+输出电压=C1上的电 压。
3、管子所流过的电流=输入 电流+输出电流
4、C1充当了一个直流电源； 作用存储能量/使得前后两 级独立工作。
AV
U0 Ud

D D DP
2、求Dp
U
I

0
L0
DPT
平均电流：
I0

1 2

I
(D

DP
)T
T

1 2

I
(D

DP
)

U0 2L0
DPT (D DP )
16
3.2直流-直流降压变换器（BUCK变换器）（续10）
I0

U0 2L0
DPT (D
DP )

Uo Ro
2Lo R0T
38
3.5直流升压-降压变换器（CUK变换器）（续4）
四、电路分析(连续模型)
1.均值等效电路
T


u dt L

0
所以电感两端的均值电压为0，相当于虚短。
0
T
Q icdt 0
所以电容中的电流的均值为0，相当于虚断。
0
39
3.5直流升压-降压变换器（CUK变换器）（续5）
2.CUK均值等效电路
一、电路
• 输入和输出反相，输出电压 可以大于或小于输入电压。
二、工作原理
• 在T导通时，D截止，电源 向Ld输送能量,输出电压是 靠C0的放电保持基本不变；
• 在T/off时，D/on，把存放在 中的能量释放给负载和电容。
31
3.4直流降压升压变换器(Buck-Boost变换器)（续2）
三、主要波形
3.1 概述（续3）
6
3.2直流-直流降压变换器（BUCK变换器）
一、BUCK电路拓扑
• T是全控元件(GTR,GTO,MOSFET,IGBT)，当 t [0, DT ]时， T导通。
• D：续流二极管。 • L和C组成LPF。
7
3.2直流-直流降压变换器（BUCK变换器）（续1）
二、工作原理
35
3.5直流升压-降压变换器（CUK变换器）（续1）