1507|11

1万

帖子

0

资源

超级版主

开关电源兴趣小组 第05次任务

 

  上次我们我们发布了《开关电源兴趣小组第04次任务》,安排了阅读任务,并布置了一些思考题
  第04次思考题
  第04次阅读内容,主要是Boost电路中各元器件在一个开关周期中的工作状态。
  假定电路已达到稳态,即每个开关周期中电压电流的变化均与前一个周期相同。
  1、理想的Boost电路,在开关管始终关断情况下(也可以说占空比为0),输出电压是多少?作为对比,Buck电路在开关管始终导通情况下,输出电压是多少?
  2、实际的电路中,如果Boost电路开关管始终导通,会发生什么情况?作为对比,Buck电路开关管始终关断,会发生什么情况?
  3、理想的Boost电路中,开关管需要承受的最大电压是多少?作为对比,Buck电路开关管需要承受的最大电压是多少?
  4、理想的Boost电路中,开关管通过的最大电流(瞬时值)是多少?提示:与输出电压有关。作为对比,Buck电路中开关管通过的最大电流是多少?
  5、Boost电路中,二极管需要承受的最大反向电压是多少?一个周期内通过的平均电流是多少?
  6、你觉得Boost输出的纹波大还是Buck电路输出的纹波大?比较时显然应该在相同的输出滤波电容和负载电压电流情况下,并且都在电感电流连续情况下进行比较。
  
  1、理想的Boost电路,如果开关管始终关断,那么输出电压与输入电压之间只有电感和二极管,忽略二极管压降(理想二极管)和电感的直流电阻(理想电感),输出电压等于输入电压。同样,理想的Buck电路,如果开关管始终导通,输出电压也等于输入电压。
  2、实际电路中,如果Boost电路中的开关管始终导通,在输入电压作用下,电感和开关管中电流必定先是线性上升,然后由于电流过大而烧毁(可能电感和开关管都烧毁)。如果Buck电路中开关管始终关断,那么输出端电压始终为零。
  3、理想的Boost电路,开关管关断时两端电压等于输出电压。理想的Buck电路,开关管关断时两端电压等于输入电压。
  4、理想的Boost电路,开关管由导通转入关断时电感中电流达到最大(从电感电流波形中可以看出)。
  其实,只要仔细阅读了《双向直流变换器》一书,《双向直流变换器》式(2.29)就已经给出Boost电路在电流连续情况下,开关管中电流最大值如下图公式

S05_01.PNG   《双向直流变换器》式(2.50)给出在电流断续情况下,开关管中电流最大值如下图公式

S05_02.PNG   式中Vin为输入电压,Vo为输出电压,Lf为电感量,f为开关频率,Dy为占空比。
  可能有不少网友对这些代数公式很厌烦。其实,只要稍加变换,就可以很清楚地看出其物理意义。
  既然f是频率,那么1/f就是开关周期T。再乘以占空比Dy,就是开关管导通时间Ton。所以上式就是电感Lf中电流从零开始在输入电压Vin作用下,在导通时间内上升到的数值。如下图

S05_03.PNG   至于Buck电路开关管中电流最大值,电感中电流连续情况参看《双向直流变换器》式(2.3),电感中电流断续情况参看式(2.13)前四行。
  这些公式繁多,我们根本不必记忆这么多公式,只要理解其物理意义就够了。需要用到这些公式时,我们知道到哪里去找这些公式就行。
  5、Boost电路中,二极管需要承受的反向电压发生在开关管导通时,最大等于输出电压。一个周期内通过二极管的平均电流显然就是Boost电路输出电流。
  6、假定电感电流连续。Buck电路输出滤波电容上端总有电感电流流入,电感电流不足以供给输出电流时由电容补充。但在Boost电路中,在开关管导通时二极管中电流为零,输出电流完全由电容放电供给。所以,在其它条件相同(输出电流相同、输出滤波电容容量相同,等等)时,Boost电路输出的纹波比Buck电路要大一些。
  
  第05次活动,请各位阅读《开关电源设计 第三版》第1章第1.5节“反极性Boost调整器”。这本书对此电路讲得比较简略,只讲了电感电流连续工作状态,而且把这种电路归类于Boost电路的变形。
  实际上,这种电路在各种教材中名称各不相同,也有教材称为Buck/Boost电路,或者称为反转电路。至于Buck电路,有教材称为降压变换器,英文称为step-down电路。Boost电路则称为升压电路,英文称为step-up电路。
  建议同时阅读《双向直流变换器》的2.1.3节“Buck/Boost直流变换器”。在那本书中同时讲到了buck/Boost变换器的两种工作状态:电流连续工作状态和电流断续工作状态。此书对Buck/Boost电路讲得比较详细。

  
  第05次思考题
  1、我们在第04次思考题中已经知道:理想的Boost电路,开关管关断时两端电压等于输出电压。理想的Buck电路,开关管关断时两端电压等于输入电压。那么,理想的Buck/Boost电路,开关管关断时两端承受的最大电压是多少?
  2、在工频变压器半波整流电路中,通常整流管负极联接一个电容到地,即电容一端联接整流管,另一端联接输出负端。为什么Buck电路不能如下图中C2那样联接?这样不是滤波更彻底吗?

S05_04.png   3、我们已经讨论了三种非隔离开关电源,分别是Buck电路、Boost电路和Buck/Boost电路,如下图:

S05_05.png   我们看到:这三种不同电路之间的区别仅在于开关管、二极管和电感的位置不同。
  但是,三个不同的物体,放在三个不同的位置,一共有六种可能(3的全排列,即3的阶乘,3!)。
  你能不能找到开关管、二极管和电感位置不同的其它三种非隔离开关电源电路?注意:输入与输出之间必须具有公共端。

  


回复

1万

帖子

133

资源

管理员

个人签名

玩板看这里:

http://bbs.eeworld.com.cn/elecplay.html

EEWorld测评频道众多好板等你来玩,还可以来频道许愿树许愿说说你想要玩的板子,我们都在努力为大家实现!


回复

1万

帖子

15

资源

版主

1、我们在第04次思考题中已经知道:理想的Boost电路,开关管关断时两端电压等于输出电压。理想的Buck电路,开关管关断时两端电压等于输入电压。那么,理想的Buck/Boost电路,开关管关断时两端承受的最大电压是多少?

答:为输入输出电压之和。
  2、在工频变压器半波整流电路中,通常整流管负极联接一个电容到地,即电容一端联接整流管,另一端联接输出负端。为什么Buck电路不能如下图中C2那样联接?这样不是滤波更彻底吗?

 

答:形成不了输出回路。

  3、我们已经讨论了三种非隔离开关电源,分别是Buck电路、Boost电路和Buck/Boost电路,如下图:

 

S05_05.png (9.08 KB, 下载次数: 0)

下载附件  保存到相册

前天 12:17 上传

  我们看到:这三种不同电路之间的区别仅在于开关管、二极管和电感的位置不同。
  但是,三个不同的物体,放在三个不同的位置,一共有六种可能(3的全排列,即3的阶乘,3!)。
  你能不能找到开关管、二极管和电感位置不同的其它三种非隔离开关电源电路?注意:输入与输出之间必须具有公共端。

答:世界这么大,肯定有不同的的开关电源的电路。

 

 

个人签名http://shop34182318.taobao.com/
https://shop436095304.taobao.com/?spm=a230r.7195193.1997079397.37.69fe60dfT705yr

回复

817

帖子

3

资源

纯净的硅(初级)

本帖最后由 hujj 于 2020-9-9 15:50 编辑

1、理想的Buck/Boost电路中,开关管Q关断时两端承受的最大电压如下面的简化图所示,即输入电压Vin加输出电压Vout。

 

Q5_1.jpg

 

 

2、因为在工频变压器半波整流电路中,二极管是起整流作用,输出端添加电容可以直到滤波作用,而在Buck电路中二极管是起续流作用,若添加电容就会影响到二极管的正常工作。

 

3、通过分析三种开关电源电路可以看出开关管Q应该处于下图的A或B位置,倘若处于C位置,开关管也许就起不到就有的作用了。另外如果续流二极管应该处于B或C的位置,若处于A位置的话,开关电源也无法正常工作。鉴于开关管不能处于C位置、二极管不能处于A位置,所以不存在其他三种非隔离开关电源电路。 Q5_3.jpg


回复

29

帖子

0

资源

一粒金砂(中级)

1、输入和输出电压之和

2、若在buck电路中加入电容C2,则在开关管导通时先后给C2和C3充电,达到稳态时电感L两端的电压相等;当开关管关断时,电感两端因为电压相等,二极管截止,没有续流的功能,这时由电容中储存的电能给复杂供电。

3、不能,其他排列方式是不合理的,不能工作或者会损坏器件。


回复

8

帖子

0

资源

一粒金砂(初级)

1、输入加输出电压 2、导通期间电容C2上正下负,关断后电感续流电流走C2而二极管反偏不能导通,电路不能正常工作。 3、输入侧为电感时,一种为boost形式,另外一种无法实现一个周期内电感的储能与放能。输入侧为开关时,一种为buck,另一种为buckboost。输入侧为二极管时,若开关管在输出侧,则导通时输入直接连接输出没有变压作用;若电感在输出侧,导通时电源烧毁。所以其他三种都不能工作。如果不止限定这6种,应该会有其他的很多想法,但是不一定有应用价值。


回复

63

帖子

0

资源

一粒金砂(中级)

1.理想的Buck/Boost电路,开关管关断时两端承受的最大电压=VIN+VOUT;

2.当开关管关断后无法形成回路,导致电路无法工作; 

3.肯定有,但从实用性、现有开关管、电容、电感器件的材料特点来说,可能这三种电路形式是最合适的,但如果材料性能的更新或许会有其它适用的电路形式出现。


回复

7

帖子

0

资源

一粒金砂(初级)

1.输入输出之和 2.像第一章错误的图一样的没有回路 3.无


回复

12

帖子

0

资源

一粒金砂(初级)

1>Vin + Vo即输入电压加上输出电压

2>电容两端电压极性会发生突变,电容会损坏,导致电路异常

3> image.png

image.png image.png

 

image.png
image.png

回复

14

帖子

0

资源

一粒金砂(初级)

1.理想的Buck-Boost电路,当开关管关断时,其两端所承受的电压为:V=Vin+Vo;

2.在不同的电路中二极管的作用并不相同,在整流电路中二极管的作用是整流。在Buck电路中,二极管起到的是续流作用,如果像c2那样连接,该电路无法形成正常的回路。

3.不能


回复

28

帖子

0

资源

一粒金砂(初级)

1、开关管关断时两端承受最大电压是在关断瞬间,其值约为:2*Vdc。

2、C2在头1个周期内充上电后,D1即被反偏,开关管G关断时不能起到续流作用,非但不能滤波更彻底,更使得开关电源不能工作。
3、另外3种好像没什么意义。


回复

3288

帖子

1

资源

版主

1,输入+电感两端电压。

2,开关管关断时,本来续流二极管要供给电流,有了C2,C2反倒可以供电了。那续流二极管就不起作用了。工作就不正常了。

3,如果开关管放到最后输出的前面,那就只是一个开关了。

    如果开关管放和电感在后面的两个位置。无法形成有效的持续电流回路。


回复
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

关闭
站长推荐上一条 1/6 下一条

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 安防电子 汽车电子 手机便携 工业控制 家用电子 医疗电子 测试测量 网络通信 物联网

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2020 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved
快速回复 返回顶部 返回列表