DC-DC变换电路分析
第十三讲：非隔离DCDC变换电路
iC o
uL o U in U o t
t t
Uo
U o DUin
9
uo
o Uo
0 1 2
t t t t 表明Buck型电路的输出电压平均值与 图4.3 降压（Buck）型电路电流连续时 占空比成正比，由于0≦D ≦1，故为降压型 的主要电压、电流波形 电路，并且与输入电压极性相同。
1、 降压（Buck）型电路 ——电流连续模式
iL
15
uL o uo o
U in U o t
Uo Uo t0 t1
t 2 t3
Uin U o Uin U o ton DT L L
t
图4.6 降压（Buck）型电路电流断续时 的主要电压、电流波形
1、 降压（Buck）型电路 ——电流断续模式工作原理分析
S
（1）t0~t1时段 （S导通阶段） ②开关电流： is iL
L
iC o
U in U o t
t t
diL Uin U o L dt
6
比
o Uo
uo
o Uo t0 t1 t2 t 图4.3 降压（Buck）型电路电流连续时 的主要电压、电流波形
iL
Uin U o Uin U o ton DT L L
1、 降压（Buck）型电路 ——电流连续模式工作原理分析
U o U c
Q 1 iL T iL 2 2 2 8f
Io
I L min t
Q i L U c 8Cf C U o (1 D) 8 LCf U o (1 D) U o 8LCf
13
iVD
o
t
增加开关频 率、加大滤 波电感和滤 波电容都可 以减小输出 脉动电压。
典型DC-DC变换电路设计与分析
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ： ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｔｅｐ ｉｃｐｅａ ｄｃａ ｓ ｃ ｔ ｎｏ ＤＣ ｔａ ｓｏｍ ｉｃ ｉ ｗａ ｔｏ ｕ ｅ ． ｓ ｅ ， ｈ ｓ ａ ｅ ，ｈ ｒ ｉｌ ｎ ｌｓｉ ａｉ ｆＤＣ－ ｒｎ ｆ ｒ ｃｒｕｔ ｓｉ ｒ ｄ ｃ ｄ Ｂｅ ｉ ｓ ｎ ｉ ｆ ｏ ｎ ｄ
示。
一 ．
。 ａ ’ 。
图五 Ｂ ｏｔ ｏ ｓ电路输出电压波形 图
慧
。。
一． 负载供电。当开关关断，电感 Ｌ 中储存的能量转向电容及负载释放，电流仍为原方
向， 将 二极 管导 通 ， 成 回路 ， 载 电压 极 性 为 上 并 形 负
蕊 ｃ变电 计 析 一换 设 分 。 路与 ｃ
Ｄ ｓ ｇ ｎ ｎ ｌ ｓ Ｓ ｆ Ｔ ｐ ｃ １ Ｃ Ｄ ｒ ｎ ｆ ｒ ｉ Ｃ ｉ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ Ａ ａ ｙ ｉ ｏ ｙ ｉ ａ Ｄ － Ｃ Ｔ ａ ｓ ｏ ｍ Ｃ ｒ Ｕ ｔ
型 典 ｏ ０ （ １ － ）
７ ｌ ’
的电磁干扰相对较小； ②开关晶体管发射极接地， 驱 动 电路简单 。其缺点为： ①输出侧二极管的电流是 脉动 的， 使输出纹波较大； 电压 比永远大于 １只 ② ，
ｄＬ ｉ
￡ Ｌ Ａｉ
＝
ｄ ｔ
Ｄ Ｔ
、 （） ２
在 （Ｔ Ｔ 时间内： Ｄ － ） 开关管关断， 电感 中的电流
管 Ｄ、 储能电感 Ｌ和滤波电容 ｃ组成。当开关 ｓ 导 通时， 电源 向电感储存能量 ， 电感 电流增加， 二极管 截止， 电容 Ｃ向负载供电， 此时 Ｖ ＿ ． 当开关 Ｓ 。Ｖ 。 ｍ 截
DC-DC变换基本电路和控制方法综述
文章编号：DC-DC变换基本电路和控制方法综述作者（江南大学物联网工程学院，江苏省无锡市 214122）摘要：近20年来，随着科学技术日新月异的发展，特别是功率开关器件的发展，DC-DC变换的拓扑结构和控制技术取得了很大的成就。
本文主要是对当前DC-DC变换电路——隔离型和非隔离型、两端口和多端口、单向变换和双向变换和控制方法——软开关、移相PWM、同步整流、多电平技术的发展与现状进行综述，并讨论了DC-DC变换器未来发展趋势。
关键词：基本电路;控制方法；隔离型；双向；同步整流中图分类号：文献标识码：1引言DC-DC变换器是将不可调的直流电压转变为可调或固定的直流电压，是一个用开关调节方式控制电能的变换电路，这种技术被广泛应用于各种开关电源、直流调速、燃料电池、太阳能供电和分布式电源系统中。
上个世纪，随着功率开关器件的发展，变换器拓扑和变换技术已经取得了很大的成就，并且已经发展到一个相当高的水平。
在DC-DC变换器演化过程中，离不开各种直流变换技术，各种新技术的产生和发展很大程度上影响了变换器拓扑的演化。
高功率密度、高效率、高性能、高可靠性以及低成本、小体积是DC-DC变换器的发展方向，各种变换技术也都围绕着提高变换器性能而相继被提出。
本文围绕着DC-DC变换的基本电路——隔离型和非隔离型、单端口和多端口、单向变换和双向变换以及控制方法——软开关、同步整流、移相PWM技术、多电平技术的发展和现状进行综述，并展望直流变换器未来的发展趋势。
2隔离型和非隔离型主要电路2.1非隔离型主要电路DC-DC非隔离型主要电路包括BUCK、BOOST、BUCK-BOOST、CUK等电路。
2.1.1降压型BUCK电路降压型BUCK电路如下图2.1所示。
工作原理为：当开关晶体管导通时，二极管关断，输入端直流电源Vi将功率传送到负载，图2.1降压型BUCK电路拓扑并使电感储能；当开关晶体管关断时，二极管导通，续流，电感向负载释放能量。
dc-dc变换电路原理及应用入门
文章标题：深入理解DC-DC变换电路原理及应用入门DC-DC变换电路是一种将直流电源转换为不同电压或电流输出的电子电路。
它在现代电子设备中应用广泛，包括手机、笔记本电脑、电动车和太阳能系统等。
本文将全面探讨DC-DC变换电路的原理及应用入门，以便读者更深入地理解和掌握这一重要的电子技术。
1. 什么是DC-DC变换电路？DC-DC变换电路是一种能够将直流电源转换为不同电压或电流输出的电路。
它可以实现直流电源的升压、降压、反向输出以及变换电流等功能。
在电子设备中，由于不同的电路和元件需要不同的工作电压和电流，DC-DC变换电路成为了必不可少的部分。
2. DC-DC变换电路的原理及工作方式DC-DC变换电路的原理基于电感和电容的储能特性，通过控制开关管的导通和截止，将输入电源以脉冲的形式加到电感上，再通过电容滤波获得稳定的输出电压。
根据不同的控制方式和拓扑结构，DC-DC变换电路可以分为多种类型，包括Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk等。
每种类型都有其特定的工作方式和应用场景。
3. DC-DC变换电路的应用DC-DC变换电路在电子设备中有着丰富的应用场景，比如手机充电器中常用的Boost变换器、笔记本电脑电池管理系统中的Buck变换器、以及电动车和太阳能系统中的Buck-Boost变换器等。
通过合理选择和设计DC-DC变换电路，可以实现高效能的功率转换和电源管理。
4. 个人观点及总结通过本文的讲解，相信读者已经对DC-DC变换电路的原理及应用有了一定的了解。
在今后的学习和工作中，对于电子技术方面的研究和应用，深入掌握DC-DC变换电路的知识将会大有裨益。
希望读者能在实践中不断积累经验，尝试设计和应用更加复杂和高效的DC-DC变换电路，为电子技术的发展和应用做出更大的贡献。
总结来看，文章详细解释了DC-DC变换电路的原理及应用入门，帮助读者从零开始全面理解这一重要的电子技术。
对于想要深入研究和应用DC-DC变换电路的人来说，这篇文章将是一份有价值的指南和参考。
DCDC分析报告
DCDC分析报告DCDC的意思是直流变到直流（不同直流电源值的转换）。
ST6306PUM-D1用到DCDC有地方有两个，一个是12V转5V，另一个是5V转1.2V，相对来说，都是压差比较大。
1、工作原理：DC-DC变换器的基本电路有升压变换器、降压变换器、升降压变换器三种。
降压变换器原理图如图1所示，当开关闭合时，加在电感两端的电压为（Vi-Vo），此时电感由电压（Vi-Vo）励磁，电感增加的磁通为：（Vi-Vo）*Ton。
当开关断开时，由于输出电流的连续，二极管VD变为导通，电感削磁，电感减少的磁通为：（Vo）*Toff。
当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时，（Vi-Vo）*Ton=（Vo）*Toff，由于占空比D<1，所以Vi>Vo，实现降压功能。
图1 降压变换器原理图升压变换器原理图如图2所示，当开关闭合时，输入电压加在电感上，此时电感由电压（Vi）励磁，电感增加的磁通为：（Vi）*Ton。
当开关断开时，由于输出电流的连续，二极管VD变为导通，电感削磁，电感减少的磁通为：（Vo- Vi）*Toff。
当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时，（Vi）*Ton=（Vo- Vi）*Toff，由于占空比D<1，所以Vi<Vo，实现升压功能。
图2 升压变换器原理图升降压变换器、入出极性相反原理如图3, 当开关闭合时，此时电感由电压（Vi）励磁，电感增加的磁通为：（Vi）*Ton；当开关断开时，电感削磁，电感减少的磁通为：（Vo）*Toff。
当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时，增加的磁通等于减少的磁通，（Vi）*Ton=（Vo）*Toff，根据Ton比Toff值不同，可能Vi< Vo，也可能Vi>Vo。
图3 升降压变换器原理图2、应用环境1、DCDC可用在升压、降压、升/降压和反相等电路2、有升压的情况就必须用DCDC3、输入输出电压差比较大的情况4、要求电流输出较大的情况5、要转换效率高，发热小3、怎么选DCDC主要关注参数：1、输入电压范围2、输出电压范围3、最大输出电流其他注意4、输出电压纹波5、电压开启时间6、转换效率7、开关频率8、封装大小9、工作温度范围10、电磁兼容性能等等4、为什么选DCDC就ST6306PUM—D1来说，选DCDC是主要原因是输入输出电压差比较大。
DC-DC变换电路
第四章DC-DC变换电路第一节概述一、DC-DC电路的功能1）直流电幅值的变换2）直流电极性的变换3）直流电路阻抗变换4）有源滤波二、常用无变压器隔离DC-DC开关变换电路1）降压变换电路（BUCK电路）2）升压变换电路（BOOST电路）3）升降压变换电路（BUCK- BOOST电路）4）库克电路（CUK电路）三、常用变压器隔离DC-DC开关变换电路1）正激式变换电路2）反激式变换电路3）桥式变换电路（本课程不作要求）四、控制方式1）脉冲频率调制（PFM）一个周期内开关接通时间不变，但开关频率（周期）按要求变化，从而改变开关接通的占空比（t on/T）。
2）脉冲宽度调制（PWM）开关频率（周期）不变，但一个周期内开关接通时间按要求变化，从而改变开关接通的占空比（t on/T）。
两种方法都可以改变占空比，从而改变输入与输出的关系，但PFM由于频率变动，不易滤波，因此常用PWM方式。
第二节降压变换电路（BUCK电路）一、分析假定1、晶体管、二极管具有理想特性2、电感足够大，电感电流连续，电感无损耗3、电容足够大，电容电压脉动可以忽略，电容无损耗4、输入直流电压无脉动5、电路处于稳态（以上假定是对实际工况在一定条件下的近似）（电路波形先做分析，然后再介绍工作过程分析）波形说明：1、 由于电感电流连续，稳态时VT 开通瞬间电流大于等于零；2、 由于忽略电容上电压变化，输出电流基本不变；3、 由于稳态时一个周期内电容上的电压波动必须平衡（否则电压会有持续漂移），电容上的充放电在一个周期内保持平衡。
4、依据电路拓扑，电源输入平均电流与电感电流的关系有： VT in i I = 二、工作过程分析1、输入输出电压关系分析a 、 晶体管导通状态（t 0≤ t≤ t 1=K T ）VD 关断，电路拓扑如图4-1b ，依据假定条件，u d 和 u o 维持不变，为恒定值。
tiLu u u d d o d L =-= （u d - u o ）为常数，电流变化为线性b 、 二极管VD 导通模式（t 1≤ t ≤T ）晶体管关断，电感续流，二极管导通，电路拓扑如图4-1c由于U o 维持不变，输出电流线性变化c 、输出特性分析考虑到电路稳态工作时的周期性，第一阶段和第二阶段的 ∆I 相等2、输入输出电流关系由假定电路无损，输入输出能量守恒，有：I 为电源输入电流3、电感电流和输出电压脉动分析 1o d )(t LU U I -=∆tiLU d d o =12o d d t t I L t i LU -∆==Lt t U I )(120-=∆Lt t U L t U U )()(12o 1o d -=-d d 1d 21o KU U TtU t t U ===od o o d I KU I U I U ==o KI I =fLKK U KT L K U t L U U I )1()1()(d d 1o d -=-=-=∆112o d L d d t ILt I L t I I L t i L u u u ∆=∆∆=∆-==-=考虑到输出电压脉动很小（假定基本恒定），有∆ i L ≈∆ i C ，且有一周期内电容充放电平衡，根据图4-2中i c 波形，∆Q 的时间为T/2。
全桥dcdc变换电路实验报告心得
全桥dcdc变换电路实验报告心得
在进行全桥DC-DC变换电路实验的过程中，我对这个电路原理和性能有了更
深入的理解。
这个实验的目的是通过理论计算和实际测量，验证全桥DC-DC变换
电路的工作原理及其性能。
在实验中，我们首先搭建了一个全桥DC-DC变换电路，它由四个开关管组成，可以在输入端和输出端之间实现电压的变换转换。
我们通过控制开关管的开关状态，使输入电压能够以所需的方式转换为输出电压。
为了验证电路的工作原理和性能，我们进行了一系列实验，包括稳态工作状态、瞬态响应、效率等方面的测量。
通过实验，我发现全桥DC-DC变换电路的稳态工
作状态非常稳定，无论是低负载还是高负载情况下，电路都能够正常工作，并且输出电压基本符合理论计算的值。
在瞬态响应方面，我们测试了电路在输入电压和负载突变的情况下的表现。
结
果显示，电路能够迅速调整输出电压，保持稳定。
这对于实际应用中对电压稳定性要求较高的场景非常重要。
另外，我们也对电路的效率进行了测量。
结果显示，尽管电路中存在一定的功
率损耗，但总体效率还是相当高的。
这主要得益于全桥DC-DC变换电路的优良设
计和工艺。
通过这次实验，我不仅对全桥DC-DC变换电路有了更深入的了解，还提高了
实验操作和测量的技能。
我认识到，电路设计和性能测试是电子工程师必备的技能之一，只有通过实践才能更好地掌握和应用。
总的来说，全桥DC-DC变换电路实验给我带来了很多收获。
通过操作和测量，我对其工作原理和性能有了更深入的理解，同时也培养了实验操作和测量技能。
这将对我今后的学习和工作产生积极的影响。
常用DCDC电源电路方案设计
常用DC /DC电源电路设计方案分析1、DC/DC电源电路简介DC/DC电源电路又称为DC/DC转换电路，其主要功能就是进行输入输出电压转换。
一般我们把输入电源电压在72V以内的电压变换过程称为DC/DC转换。
常见的电源主要分为车载与通讯系列和通用工业与消费系列，前者的使用的电压一般为48V、36V、24V 等，后者使用的电源电压一般在24V以下。
不同应用领域规律不同，如PC中常用的是12V、5V、3.3V，模拟电路电源常用5V 15V，数字电路常用3.3V等。
结合到本公司产品，这里主要总结24V以下的DC/DC电源电路常用的设计方案。
2、DC/DC转换电路分类DC/DC转换电路主要分为以下三大类：（1）稳压管稳压电路。
（2）线性(模拟）稳压电路。
（3）开关型稳压电路3、稳压管稳压电路设计方案稳压管稳压电路电路结构简单，但是带负载能力差，输出功率小，一般只为芯片提供基准电压，不做电源使用。
比较常用的是并联型稳压电路，其电路简图如图(1)所示，选择稳压管时一般可按下述式子估算：(1) Uz=Vout; (2)Izmax=(1.5-3)I Lmax (3)Vin=(2-3)Vout这种电路结构简单，可以抑制输入电压的扰动，但由于受到稳压管最大工作电流限制，同时输出电压又不能任意调节，因此该电路适应于输出电压不需调节，负载电流小，要求不高的场合，该电路常用作对供电电压要求不高的芯片供电。
有些芯片对供电电压要求比较高，例如AD DA芯片的基准电压等，这时候可以采用常用的一些电压基准芯片如MC1403 ,REF02,TL431等。
这里主要介绍TL431、REF02的应用方案。
3.1 TL431常用电路设计方案TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电压源。
它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值。
该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，参考电压源误差1%,输出电流为1.0-100mA。
DC-DC变换电路
一、直接DC/DC变换器
1.降压斩波电路
2）电感电流断续工作模式 (DCM)
电流断续时，总是有Uo＞DUi，且负载电流越小，Uo 越高。输出空载时，Uo=Ui
一、直接DC/DC变换器
1.降压斩波电路
2）电感电流断续工作模式 (DCM)
特点：电路简单；
只能降压；
输入电流脉动大；
DTs
Ts
输出电流脉动小。
电流跟踪控制
一、直接DC/DC变换器
2.升压斩波电路（boost）
一、直接DC/DC变换器
3.升降压型电路( Boost-Buck)
1)电流连续状态CCM
uL U i ton U 0Toff Ts 0
U0 D Ui 1 D
特点：输出电压与输入电压反向 则当0＜Ｄ＜1/2时，降压；
当1/2＜Ｄ＜1时，为升压。
占空比不能太大，否则输出电 压过高。
一、直接DC/DC变换器
3.升降压型电路( Boost-Buck)
电流临界临界连续状态
U i DTS I L L
1 I L (1 D ) 2 U o (1 D ) 2 TS 2L ID
+
Io I D
电感电流联系与 断续的条件：
一、直接DC/DC变换器
1.降压斩波电路
2）电感电流断续工作模式(DCM )
临界点： I o I L
1 IL TS
L
电容电流一周期上平均值为零
1 1 1 ( I LTS ) I L TS 2 2
I L Ui Uo DTS L
TS
0
iL (t )dt
diL Ui Uo dt
Uo D Ui
DC-DC_电路设计(现代电路理论)
U0 t L0
I L (0)
U
t
d
, i L
U
L
储能 (1) 0 DT (2)
当 t [DT ,T ] 时,
iL (t)
IL
U0 L0
(t
DT
), t
, C和L
放能
(3)
当
t
T
时, i L
(t)
达到最小值
IL
由于电路达到了稳态, I L I L (0)
IL
IL
U0 L0
(T
DT )
(4)
8
U U
The energy
L
in DC
source
C
Load
Mode2:DT<t<T, T is off, D is on,the current iL decrease, the
equivalent circuit
The energy
Load
in L
C
20
2.电流增益
A I
根据无耗网络的定义:
P P U I U I
D 0
d
输入功率 电流
输出电流
10
5.输出电压纹波分析
当 C0 ,U0 const, 但 Co 为有限值
i i I 负载电流
L
C
0
i i I
C
L
0
电感电流 电容电流
情况1:
i I ,i 0,
L
0C
C充电
情况2: iL I0 ,iC 0, C放电
11
当 t [1 DT , DT (1 D) T ] 时,电容充电,其电荷量为Q
(t DT )
DC-DC变换电路的分析以及分类
t’off t
vO VO ton T b 电感电流断续 t
a 电感电流连续
图5-6 Buck电路图各点波形
开关状态1：Q导通 t=0时刻，Q管被激励导通，二极管D中的电流迅速 转换到Q管。二极管D被截止，等效电路如图5-5b 所示，这时电感上的电压为：
若VO在这期间保持不变，则有：
显然
vCE
vCE
IL Vs
a
IL Vs
b
b 等效电路
Vo
RL
Vo
RL
Vo
图5-1 a 线性调节器模式
vCE
IL Vs
a
IL Vs
b
Vs
on
RL
Vo
RL
Vo
第十四讲：隔离DCDC变换电路
L
VD2
C
R Uo
S1
W11 W12 S2
VD1
W21 W22
L C
VD3 S
R Uo
U in
VD2
图4.25 正激电路原理图
图4.35 推挽电路原理图
20
3、 推挽（Push-Pull）电路 ——电路连续工作模式
（1）t0~t1时段（S1导通状态）
☞电感电流线性上升，增 加量：
o
t
N 2 ton N2 D Uo U in U in N1 toff N1 1 D
uS
o
U in
N1 Uo N2
t
t0
t1
t2
t
（4）S承受的最大电压：
14
N1 u S U in Uo N2
图4.31 反激电路电流连续时主要电 压、电流波形
2、 反激（Flyback）电路 ——电路断续工作模式
第十四讲：隔离DC/DC变换电路 1、 正激电路
2、 反激电路 3、 推挽电路 4、 半桥电路 5、 全桥电路
重点掌握：1、2、3
1
1、 正激（Forward）电路
——电路结构分析
☞ 根据变压器的磁芯磁复位方法的不同，正激电路包含多种 不同的拓扑结构。其中，在电路输入端接复位绕组是最基本 的磁芯磁复位方法。 ☞ 隔离变压器为高频变压器，有三个绕组，标有“•”的一端为 同名端。 VD3是复位绕组的串连二极管。 原边绕组W1，匝数N1 副边绕组W2，匝数N2 复位绕组W3，匝数N3 ☞开关S采用PWM控制方式、 VD1是输出整流二极管、 VD2是续流二极管、L和C是 输出滤波电感和滤波电
toff trst
通信电源DC-DC变换器的移相全桥电路分析
通信电源DC-DC变换器的移相全桥电路分析通信电源DC/DC变换器的移相全桥电路分析本文针对通信电源中DC/DC变换器的移相全桥主电路进行了分析及研究，并提出了采用改进型倍流整流移相全桥电路，来克服传统ZVS PWM全桥变换器存在的一些问题。
1 集中供电方式通信电源系统为了保证稳定、可靠、安全供电，通信电源系统可采用集中供电、分散供电、混合供电或一体化供电方式。
其中集中供电方式通信电源系统的组成框图如图1 所示。
图1 集中供电通信电源系统示意图目前，国内外通信电源仍然大都采用模拟和数字相结合的控制方式，大量应用数字化技术的还主要是保护和监控电路以及与系统的通信，完成电源的起动、输入与输出的过、欠压保护，输出的过流与短路保护及过热保护等，通过特定的界面电路，也能完成与系统间的通信与显示，但PWM 部分仍然采用专门的模拟芯片。
如中兴和华为目前还是采用传统的模拟技术，艾默生已有部分产品采用了全数字的控制，但其EMC、环路稳定性等问题还有待于改善。
本文针对通信电源的特点及现状，采用倍流整流的移相全桥变换器作为主电路，进行了关键参数的计算，并设计出样机进行分析仿真结果。
2 改进型倍流整流移相全桥变换器关键参数设计倍流整流主电路结构如所图2 示。
该电路由全桥逆变和倍流整流电路组成，根据负载大小的不同，该电路可工作在断续和连续模式，在断续状态下，副边二极管自然换流，没有反向恢复引起的电压尖峰，也没有占空比丢失的情况发生，但占空比较小，效率较低。
图2 倍流整流主电路在连续模式下(如图3 所示)，要从实现副边整流二极管的自然换流以及实现滞后管ZVS 两个方面着手。
而实现这两点的关键在于阻断电容和输出滤波电感的优化设计。
图3 电路连续模式波形图下面对这两个元件的选择作出分析。
2.1 阻断电容设计阻断电容上的电压使得原边电流在零电平时快速下降，所以副边整流二极管在副边电压为零阶段能换流结束，从而避免了二极管的反向恢复问题，并且二极管换流结束后，由于二极管的自然阻断能力，电感上的电流反向后可以流经副边，从而折射回原边给滞后管提供能量实现ZVS。
DC-DC变换电路
ID
IL (1
D)
1 2
IL (1
D)
Uo D(1 D)2TS 2L
电感电流连续的临界条件推导
二极管VD电流的开关周期平均 值等于负载电流Io。
Io ID
Uo UoD(1 D)2TS
R
2L
L
临界条件： RTS
D(1 D)2 2
一、直接DC/DC变换器
2.升压斩波电路（boost）
2）电感电流断续工作模式(DCM)
现代功率变换技术
第三讲 直流-直流变换
第三讲 直流-直流变换
将大小固定的直流电压变换成可调的直流电压 的变换称为DC/DC变换。
具有这种DC/DC变换功能的电力电子装置，称 为DC/DC变换器（DC/DC Converter）
直流电动机调速、蓄电池充电、开关电源，特 别是在电力牵引上，如地铁、电气机车等。
1
UL TS
TS 0
uLdt
(Ui
Uo )ton TS
Uotoff
=0
一、直接DC/DC变换器
1.降压斩波电路
Uo ton D Ui TS
0 D1
I1
ton TS
Io
DIo
Ui I1 Ui DIo Uo Io
输出功率等于输入功率，可 将降压斩波器看作直流降压变压 器。
一、直接DC/DC变换器
DTS
Ui Uo
D
Uo R
一、直接DC/DC变换器
1.降压斩波电路
2）电感电流断续工作模式 (DCM) 输出电压：
1 2
(Ui
Uo) L
DTS
Ui Uo
D
Uo R
(Ui )2 Ui 2L 0 Uo Uo D2TS R
DCDC开关变换器的建模分析与研究
DCDC开关变换器的建模分析与研究DC-DC开关变换器是一种将直流电能转换为可变电压或可变电流的电力转换设备。
它通过开关管的开关操作，将输入直流电源通过开关操作从电源中提取电能，经过滤波和调节后，输出所需的电压或电流。
DC-DC开关变换器的建模分析与研究主要包括以下几个方面：1.基本电路模型：DC-DC开关变换器一般由开关管、电感、电容和二极管等基本元件组成。
建立这些元件之间的电路连接关系，可以得到DC-DC开关变换器的基本电路模型。
2.状态空间分析：通过建立DC-DC开关变换器的状态空间方程，可以对系统的状态进行描述和分析。
状态空间分析可以帮助研究者深入了解系统的动态特性，比如系统的阻尼、振荡频率等。
状态空间分析还可以进行系统控制设计和参数优化等工作。
3.均衡分析：DC-DC开关变换器在不同工作状态下，系统的电压和电流会有不同的变化特性。
通过对系统的均衡分析，可以确定系统在不同工作状态下的电压、电流等数据。
这对于系统的稳定性分析、能量传输效率的研究以及开发可靠的控制方法等方面都有重要意义。
4.动态响应分析：DC-DC开关变换器在不同负载和输入条件下，系统的动态响应特性会有所不同。
通过对系统的动态响应进行分析，可以了解系统对负载变化和输入电压波动等的适应能力，为系统的控制方法设计提供依据。
5.控制策略研究：DC-DC开关变换器的控制策略研究是建模分析的重要内容。
不同的控制策略可以对系统的性能产生不同的影响。
常用的控制策略包括比例积分控制（PI控制）、模糊控制、模型预测控制（MPC）等。
通过对不同控制策略的比较和分析，可以选择适合特定应用场景的最佳控制策略。
总之，DC-DC开关变换器的建模分析与研究对于深入理解系统的电气特性、设计高效可靠的控制方法以及提高系统的性能都具有重要意义。
在建模分析与研究的过程中，需要考虑系统的基本电路结构、状态空间方程、均衡分析、动态响应特性和控制策略等多个方面的内容，通过综合分析和比较，可以得到对系统性能和工作特性有较好理解的研究成果。
全桥dc-dc变换电路实验原理
全桥dc-dc变换电路实验原理
全桥dcdc变换电路是一种常见的开关电源电路，其主要原理是利用开关管的开闭来实现电压的变换。
当输入电压加到开关管上时，不管是N沟道还是P沟道，只要它们被加正向电压，就会开始导通，电压降到0V。
当输入电压不再施加时，开关管中的电荷与释放的剩余电荷之间的反向电压使其处于非导通状态，此时开关管可以从电路中抽取功率并存储能量，以为后续状态做准备。
在全桥dcdc变换电路中，四个开关管以轮流的方式开闭，使得输入电压在二极管和滤波电容之间周期性变换。
通过控制开关管的开闭状态来使得电路输出的电压可以比输入电压更高或更低。
在变换过程中，开关管会出现开、关、弛缓三个状态，因此会产生一定的开关损耗和开关干扰，但是由于其高效和简单的结构，全桥dcdc变换电路广泛用于各种电子设备中。
DC-DC变换器的基本电路
DC-DC变换器的基本电路伏秒平衡原则：在稳态工作的开关电源中电感两端的正伏秒值等于负伏秒值。
若VO在这期间保持不变，则有：LOV L=-显然，只有Q管导通期间（ton内）电感L增加的电流等于Q管截止期间（toff时间内）减少的电流，这样电路才能达到平衡，才能保证储能电感L中一直有能量，才能不断地向负载提供能量和功率。
in O Oon offV V Vt tL L-=考虑到Dont T=和(1D)offt T=-，可得DO dV V=表明，Buc k电路输出电压平均值与占空比D成正比，D从0变到1，输出电压从0根据L 的伏秒平衡原则: Vin*DT=(V o-Vin)*(1-D)T Vin *T=(1-D)TV o 得 V o=Vin/(1-D)Boost 电路的输入输出关系：V o/Vin =1/(1-D)电感电流连续模式下：开关状态1：Q 导通Q 管导通，输入电压加到储能电感L 两端，二极管D 被反向截止，等效电路如图b 所示，流过电感的电流：ininin L L L L on di di V di i V V Ldtdt Ldt t L∆=⇒=⇒==in in ()D L opened on V Vi t T L L∆==开关状态2：Q 截止Q 管截止，二极管正向偏置而导通，等效电路如图5-7c 所示电源功率和储存在L 中的能量通过二极管D 输送给负载和滤波电容C 。
此时流过电感的电流为：in in in OOL L L L O off V V V V di di di i V V Ldtdt Ldt t L∆---=⇒=⇒== in in ()(1D)O O L closed off V V V Vi t T L L∆--==-显然，只有Q 管导通期间（内）储能电感L 增加的电流等于Q 管截止期间（内）减少的电流，这样电路才能达到平衡，才能保证储能电感中一直有能量，才能不断地向负载提供能量和功率。
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二．设计要求：
1．设计思路清晰，给出各种情况下的整体设计框图；
2．给出具体设计思路和电路；
3．分析各电路的原理，并进行相应的仿真；
4．写出设计报告；
主要设计条件
1、可提供实验与仿真条件。
说明书格式
1．课程设计封面；
2．任务书；
3．说明书目录；
4．每个电路总体思路，基本原理和框图；
5．驱动电路设计分析（驱动电路电路图）；
[4]．莫正康．电力电子技术应用（第3版）．机械工业出版社，2000
[5]．郑琼林．耿学文．电力电子电路精选．机械工业出版社，1996
[6]．刘祖润胡俊达．毕业设计指导．机械工业出版社，1995
[7]．刘星平．电力电子技术及电力拖动自动控制系统．校内，1999
[8].康华光,陈大钦．电子技术基础[M]．北京：高等教育出版社，1998：451—459．
[9]．薛永毅，王淑英，何希才，新型电源电路应用实例，电子工业出版社，2001.10
星期二：实验仿真、波形分析、参数计算等
星期三~四:写设计报告，打印相关图纸；
星ห้องสมุดไป่ตู้五:答辩及资料整理
参考文献
[1]．石玉栗书贤．电力电子技术题例与电路设计指导．机械工业出版社，1998
[2]．王兆安黄俊．电力电子技术（第4版）．机械工业出版社，2000
[3]．浣喜明姚为正．电力电子技术．高等教育出版社，2000
湖南工程学院
课程设计
课程名称电力电子技术
课题名称DC-DC变换电路分析
专业电气工程及其自动化
班级电气工程1104
学号200901010618
姓名纪鹏鹏
指导教师李祥来杨青
2014年6月20日
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称：电力电子技术
题目：DC-DC变换电路分析
专业班级：电气工程1104
学生姓名：纪鹏鹏
6．电路实验、仿真等。
7．分析总结；
8．附录（完整电路图）；
9．参考文献；
11、课程设计成绩评分表
进度安排
第一周星期一:课题内容介绍和查找资料；
星期二:熟悉基本直流斩波电路
星期三:分析计算BUCK斩波电路；
星期四:分析计算BUCK斩波电路；
星期五:设计研究BUCK斩波电路；
第二周星期一:设计研究BUCK斩波电路
学号：200901010618
指导老师：李祥来杨青
审批：谢卫才
任务书下达日期2014年6月8日
设计完成日期2014年6月20日
设计内容与设计要求
一．设计内容：
1、分析研究BUCK型DC-DC变换电路的工作原理；
2、用MATLAB对设计的电路进行仿真；
3、参考仿真分析结果，依据理论推导电路主要元件参数；