buck電路參數選擇原理和計算

1、第三章第三章BuckBuck電路參數選擇原理和計算電路參數選擇原理和計算3.1參數選擇原理參數選擇原理在Buck電路中的電感L和電容C組成低通濾波器，此濾波器的設計原則是，使輸出電壓的直流分量可以通過，抑制輸出電壓的開關頻率及其諧波分量通過。但是，構建一個能夠讓直流分量通過而且完全濾除開關頻率及其諧波分量的完美的濾波器是不可能的，所以，在輸出中至少有一小部分是由于開關產生的高頻諧波。因此，輸出電壓波形事實上如圖3.1所示，可以表達為（3

2、.1）)()(00tuUturipple??0U)()(00tuUturipple??t)(0tu實際曲線圖3.1輸出電壓波形所以實際的輸出電壓由所需要的直流分量加少量的交流分量所組成，0Urippleu交流分量由低通濾波器未能完全衰減的開關諧波所產生。由于直流變換器的作用使產生所需的直流的輸出，因此希望輸出電壓開關紋波應很小。所以，通?？梢约僭O開關紋波的幅值遠遠小于直流分量，即（3.2）0maxUuripple??因此，輸出電壓近似為

3、直流分量，而忽略其小紋波成分，即0Urippleu（3.4）00)(Utu?上述近似稱為小紋波近似，或稱線性紋波近似，可大大簡化變換器波形的分析。下面分析電感電流波形，進而得出電感的計算公式。通過電感電壓波形的積分可以得到電感電流。開關在位置1時，電感在左側與輸入電壓相連，電dU路簡化為下圖3.1（a）。電感電壓為（3.5）)()(0tuUtudL??個子區(qū)間開關處于位置1時，電感電流以式（28）所給出的斜率上升。在時刻，開關轉至位置2

4、.然后電感電流以式（3.11）所給出的斜率下降。在時sDTt?刻，開關轉回位置1，以下過程重復。sTt?下面計算電感電流紋波。下圖3.2所示，電感電流峰值等于其直流分量Li?I加上峰值至平均值的紋波。此峰值電流不僅流過電感，而且流過半導體器Li?件。當確定這些器件的參數時，需要知道峰值電流。Li?)(tiLtsDTsTI)0(Li圖3.2電感電流已知在第一個子區(qū)間中的電感電流流的斜率和第一個子區(qū)間的長度，可以計算其紋波幅值，的波形關于I

5、對稱，因此在第一個子區(qū)間中的電流上升)(tiL（是紋波峰值，因此紋波峰值為）。所以Li?2Li?Li?2的變化量=斜率子區(qū)間長度)(tiL?電感電流的紋波為（3.12）sdLDTLUUi20???的典型值是在滿載時的直流分量I的10%~20%。不希望太大，否則增大Li?Li?流過電感和半導體開關器件的電流峰值，從而將增加功率損耗和體積?？梢酝ㄟ^選擇合適的電感值來得到所希望的電流紋波。由式（3.12）得Li?到（3.13）sLdDTiUU