开关电源DC-DC buck和boost介绍课件.ppt

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1、DC/DC電源詳解FAENAME：CARY.CHENTADDC/DC概述电源系统设计指标开关电源的基本分析开关电源的拓朴结构小结概述二.理想直流变换器应有的参数性能输入输出端的电压均为平滑的直流电压，无交流谐波的分量输出阻抗为零快速动态响应，抑制能力强高效率，小型化三.常用的DC/DC电源方案线性电源。主要应用于对发热和效率要求不高的应用场合，线性电源的效率通常在35%to50%之间脉宽调制（PWM）开关电源。在使用时具有比线性电源更高的效率和灵活性高效率的谐振开关电源。由基本的PWM开关电源演变而来，主要应

2、用于高效率和对电磁干扰有特别要求的场合电源系统设计指标输入电压Vin(nom)：产品的正常输入电压Vin(max)：产品的最高输入电压Vin(min)：产品的最低输入电压频率：直流，50，60，400Hz等浪涌电压：输入电压超出Vin(max)的时间段，电源必须能够承受这个浪涌电压，正常工作瞬态电压：具有很高的电压尖峰（包括正与负尖峰），这是输入电源系统的特征输入电流Iin(max)：最大平均输入电流。它的最大极限值可以由安全管理机构来定义。输出电压Vout(rated)：额定输出电压（理想输出电压）Vout

3、(min)：保证负载不被切断的最小输出电压。Vout(max)：保证负载线路正常运行的最大输出电压。Vout(abs)：负载遭到破坏时的极限电压。电压纹波：这是峰-峰值电压，它的频率和大小应该能被负载所接受输出电流Iout(retad)：额定输出电流。Iout(min)：在正常运行情况下，最小的输出电流。Iout(max)：负载的瞬态承受的输出电流。Isc：负载短路时的最大极限电流。电源系统设计指标动态负载响应时间当加上阶跃负载时，电源系统响应需要的时间电压调整率输入电压变化时，输出电压的变化率，即：电压调整

4、率=（最高输出电压-最低输出电压）/额定输出电压X100%负载调整率负载电流从半载到额定负载时，输出电压的变化率，即：负载调整率=（满载时输出电压-半载时输出电压）/额定负载时输出电压X100%总效率这将决定系统有多少热量产生，以及在结构设计时是否应考虑采用散热片。总效率=输出功率/输入功率X100%开关电源的基本分析开关电源的基本元件：有源开关(Switch)二极管(Diode)电感(Inductor)电容器(Capacitor)变压器(Transformer)DGS开关电源的基本分析+u(t)-i(t)电

5、容的基本方程1.当一电流流经电容,电容两端的电压逐渐增加,并且电容量越大电壓增加越慢.CI+U-2.在稳态工作的开关电源中流经电容的电流对时间的积分为零。I+I-AB面积A=面积B开关电源的基本分析+u(t)-i(t)电感的基本方程1.当一电感突然加上一个电压时,其中的电流逐渐增加,并且电感量越大电流增加越慢.2.当一电感上的电流突然中断,在其两端会产生一瞬时高压,并且电感量越大该电压越高ULI+U-LI开关电源的基本分析电感的伏秒平衡原则：u(t)i(t)V+V-t1t2t0对稳定状态伏秒平衡原则:在稳态工

6、作的开关电源中电感两端的正伏秒值等于负伏秒值.V+V-ABV+V-AB面积A=面积B开关电源的基本分析分析开关电源中电容和电感的几条原则：电容两端的电压不能突变(当电容足够大时,可认为其电压不变)。电感中的电流不能突变(当电感足够大时,可认为其电流恒定不变)。流经电容的电流平均值在一个开关周期内为零。电感两端的伏秒积在一个开关周期内必须平衡。恒流充电恒压储能两个有用的公式：C:L:开关电源的拓朴结构VinVoLIoSDVinVoDLIoS1DS2VinVoDLIoSVo=Vin*D/(1-D)Vo=Vin*D

7、Vo=Vin/(1-D)VoVin,升压型电路VoVin当D>0.5升降压型电路三种基本的非隔离开关电源BUCK电路工作原理分析VinVoDLIoSSULILVin-Vo-VoIoD1-DT根据L的伏秒平衡原则：(Vin-Vo)*DT=Vo*(1-D)TVo=Vin*DL*ΔIo=Vo*(1-D)TIs根据L在1-D时间的基本方程：ΔIo=Vo*(1-D)T/LBUCK电路工作原理分析UDILVinVDIsVinVoDLIoSIonIoffBUCK电路的工

8、作可以看作是一个机械飞轮和单活塞发动机。电路的LC滤波器就是飞轮，存储从驱动器输出的脉冲功率。LC滤波器（扼流输入滤波器）的输入就是经过斩波以后的电压。LC滤波器平均了占空比调制的脉冲电压。LC滤波器的作用可用以下公式表示：Vout=Vin*D通过控制电路改变占空比，即可保持输出电压的恒定。BUCK变换器之所以被称为降压式变换器，是因为它的输出电压必定低于输入电压。我们可以把BUCK电路的工作过程分