新型组合Buck-Boost电路设计

分类：论文范文 发表时间：2020-10-19 11:09

　　摘要：传统Buck-Boost主拓扑电路在电压转换过程中易出现，电压变换稳定系数低输出纹波电流大杂波发生系数大等缺点；针对传统Buck-Boost的相关缺陷，本文提出一种组合式Buck-Boost主拓扑电路，并基于SaberDesigner仿真软件展开性能验证。

　　一、Buck-Boost组成

　　1.1电路组成

　　Buck-Boost电路由辅助电源，开关电路，Buck电路，无源无损软开关Boost电路组成，其逻辑结构如图1：

　　通过开关电路对输入电压范围判定，选择导通路径，经过转换电路处理后向稳压滤波电路输送电能，最终输出稳定电压。

　　1.2传统Buck-Boost电路

　　传统Buck-Boost电路是单管不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输进电压相反。BUCK/BOOST变换器可看做是BUCK变换器和BOOST变换器串联而成，合并了开关管。其电路如图所示：

　　1.3工作原理

　　具体主拓扑电路如图2所示：

　　Vs为输入电压源，为减小输入信号线路呈感性引起的尖峰电压对SW3开关管输入极（S极）的不可逆性损伤，加入软钳位电路，对输入极尖峰电压加以处理。

　　当输入电压低于输出电压时，开关SW2拨向电感L1，SW3开关管受PWM波驱动，电路进入降压模式。当开关管导通时，电源同时为电感与负载提供电能，当开关管关断时，电感L1通过负载RL二极管D1形成放电回路。

　　若输入电压低于额定输出电压，开关SW2拨向电感L2，开关管SW1开始工作，起始阶段开关S处于关断状态，此时Vcs=Vs，IL2=Iin。开关SW1导通后电流I2经过D5对负载供能，电流ILr减少到零，二极管D5关断，Cs经D2，Cr、L2和开关SW1开始放电，Vcr开始充电，电感电流反向增加，Cs放电过程结束后，D1导通，电感L2和电容Cr发生谐振，电感电流IL2流经D3和D2，向Cr充电。电容电压Vcr继续上升，当IL2=0，D1和D2关断，Vcr保持在最大值，变换器工作在PWM状态，且IL1=Is，开关S关断后电源Vs一路经L2，D1向Cs充电，Vcs从零开始上升；另一路则经L2，L1，Cr，D3向负载供电，同时电容Cr放电，Vcr下降，IL2上升，vcs达到VO。Vcs被钳在VO，即VCsmax=VO；电源继续经L，L2，Cr，D3向负载供电，电容Cr继续放电。电容电压Vcr降到零，同时电感电流IL2上升到Iin，IL2=Iin，变换器重新工作在PWM状态，开关S导通，开始下一个周期的工作。

　　二、优点与缺陷

　　由本拓扑电路具有结构简单，通过结构单一的Buck电路与无源无损软开关Boost电路组合，兼顾其结构简单和高效率的特点。文献[1]中同样提出一种组合式Buck-Boost电路，其主拓扑如图所示

　　本电路兼具同步电源大电流大功率的特点，但若通过PWM电路驱动，其需要接入两对具有互补特性的PWM，同样也需要接入开关电路，自举电路。这样会加大拓扑结构的复杂性，同时会对使外围控制电路复杂化。本电路只需接入一对开关电路就可以解决该问题。

　　参考文献

　　[1]一种高效率升降压DC-DC变换器的研究[J].陈弯，陈永真，赵子龙辽宁工业大学学报(自然科学版

　　[2]开关电源设计制作[M].马洪涛周芬萍中国电力出版社

　　[3]开关电源理论与设计实践[M].电子工业出版社,梁适安,2013

　　[4]电力电子技术[M].机械工业出版社,王兆安,2009

　　[5]高效率开关电源设计与制作[M].中国电力出版社,陈永真,2008

　　[6]现代电子技术[M].东北大学出版社,陈永真,2015

　　[7]开关电源理论与设计实践[M].电子工业出版社,梁适安,2013

　　[8]开关稳压电源的设计和应用[M].机械工业出版社,裴云庆,2010

　　作者吴昊肖滟琳付锐祟文

上一篇：计算机应用现状与计算机发展趋势 下一篇：师生关系中师德师风的作用