为使变换器工作在任何一种期望模式下,其组成结构需要特殊设计。如前所述,电感电流决定了工作模式,因此必须通过电感的设计,以使变换器工作在所期望的CCM或DCM下(见图1-5和图1-6)。为使输出电压中包含特定纹波,电容也需要设计[4]。要获得这些电感值和电容值,在开关周期的每一个子区间,都需要计算变换器的稳态方程。
图1-5 CCM下降压变换器的工作波形
图1-6 DCM下降压变换器的工作波形
这里阐述降压变换器的完整工作过程,由于不可能面面俱到,对于其余拓扑将直接给出最终的设计值。
例如,从开关闭合到断开的第一子区间可表示为
对于第二子区间,则有
根据式(1-12)和式(1-6)中的IL相等可得
式中
因此,降压变换器是一种输出电压总是低于输入电压的变换器。若变换器工作在CCCM/CDCM下,其最小电感电流IL,min为0,因此IL为
由此可得
(www.xing528.com)
设最小电感电流为零,则可得
由此可得维持降压变换器工作在CCM下的电感最小值,如果需要降压变换器工作在DCM下,则在给定负载、输入/输出电压和开关频率的条件下,电感值需小于该值。
现在再来考虑电容。根据变换器的工作过程,在开关闭合期间,电容充电,而在开关断开期间,电容放电。它可用数学形式表示为
对式(1-21)进行积分可得
如果将式(1-15)中的IL代入式(1-23)可得[1]
这是对于纹波电压Vo/Vo[2]时②的电容值。
开关选择应能满足电感电流最大值及输入电压,可选择二极管用于负载电流和输入电压。
通过调节开关周期的占空比可对输出电压进行稳压。LC电路可对电感电流进行有效滤波,因此降压变换器及其派生变换器都具有输出纹波很小的特性。降压变换器通常工作于峰值电流很低且平滑电容很小的CCM。在CCM下,降压变换器的控制比较简单。降压变换器中的传统比例积分(PI)控制器如图1-7所示。
图1-7 降压变换器的传统PI控制器
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。