开关电源兴趣小组 第05次任务

maychang

开关电源兴趣小组 第05次任务 [复制链接]

 

 

　　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

　　《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

　　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

　　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？

　　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：

　　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。
　　

okhxyyo

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入组必读：开关电源学习小组倡议书！

开关电源兴趣小组 缘起

开关电源兴趣小组：第01次任务 

开关电源兴趣小组：第02次任务

开关电源兴趣小组：第03次任务

开关电源兴趣小组：第04次任务

开关电源兴趣小组：第05次任务

开关电源兴趣小组：第06次任务

开关电源兴趣小组：第07次任务

开关电源兴趣小组： 第08次任务

 

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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：

 

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　　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。

 

 

hujj

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。

 

 

 

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。

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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。

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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。

cjjh2014

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。

小米渣

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

可欣

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>

 

一个小白5

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

miaods2002

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。

damiaa

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。

okhxyyo

928以上已统计

superstar_gu

1. 理想的Buck/Boost电路，开关管关断时两端承受的最大电压是（Vin+Vo）；
2. 首先，Buck电路功能不是整流，其次，现在所有的变换基于电感，而非电容，增加了C2，电感与电容形成自激振荡，电感中的能量传递给负载和电容，有损耗的；
3.

LuJianchang

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？
理想的Buck/Boost电路，开关管关断时两端承受的最大电压为输入电压与输出电压之和。
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？
Buck电路如下图中C2那样联接会导致电路无法工作。
3、Cuk、Zeta和Sepic。

okhxyyo

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