DC-DC转换器原理ppt课件
dc-dc变换器原理
dc-dc变换器原理
DC-DC变换器是一种电力电子设备，它可以将直流电压转换为不同电压等级的直流电压输出。
其工作原理基于电感和电容的储能特性。
当输入电压施加在变换器的输入端口上时，输入电流开始流过电感。
由于电感的特性，电流变化率有限，电感中的电能会增加。
然后，输入电压被关闭，使电感的磁场崩溃，导致电感中的电流减小。
由于电感的自感特性，电压会增加，从而产生一个与输入电压不同的输出电压。
在DC-DC变换器中，电容被用于平滑输出电压。
当电感储能结束时，电容开始释放其储存的能量，以供应输出负载。
通过控制开关频率和占空比，可以实现对输出电压的调节。
DC-DC变换器还运用了反馈控制系统，通过监测输出电压与期望电压之间的差异来调整开关频率和占空比，从而实现对输出电压的稳定控制。
多种DC-DC变换器拓扑结构和控制策略被用于不同应用场景中，以满足不同的功率转换需求和效率要求。
总之，DC-DC变换器利用电感和电容的储能特性，通过控制开关操作，实现对直流电压的转换和稳定调节。
这使得它在许多电子设备中得到广泛应用，如电源适配器、电动汽车、太阳能系统等。
第2章-基本DC-DC变换器 ppt课件
c)
DC-DC电压变换原理电 路及输入、输出波形
图3-1a为基本的DC-DC电压变换原 理电路，从图中可以看出：输入电压 源Ui通过开关管VT与负载RL相串联， 当开VT关管RVL TI导O 通时，输出电压等于输 入电压，Uo＝Ui；而当开关管VT关断 时，b) 输出电压等于零，Uo＝0。得到的 基本电压变换电路的输出电压波形如 图3-1c所示。
图3-1b为基本的DC-DC电流变换原理电 路，从图中可以看出：输入电流源Ii通过 开关管VT与负载RL相并联，当开关管 VT关断时，输出电流等于输入电流，即 Io＝Ii；而当开关管VT导通时，输出电流 等于零，即Io＝0。基本电流变换电路的 输出电流波形如图3-1d所示。
显然，若令输出电流的平均值为Io，则 Io≤Ii 。可见，图3-1b所示的电流变换电路 实现了降流型DC-DC变换器（buck电流 变换器）的基本变换功能
uo ii
RL
VD
L
VT
C
d)
L
io ui
RL
VT
VD
+
C uo ii
RL
c)
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24
2.1.2 boost型 DC-DC变换器的基本结构
以上讨论了buck型 变换器的构建，那 么如何实现升压型 （boost）的电压变 换和升流型（boost
）的电流变换呢？
若考虑变换器输入、输出能量的不变性 （忽略电路及元件的损耗），则buck型电 压变换器在完成降压变换的同时也完成了 升流（boost）变换。同理buck型电流变换 器在完成降流变换的同时也完成了升压（ boost）变换。
结构较为完善的
buck型电压斩波器
L
VD LL
DCDC转换器工作原理及用途
DCDC转换器工作原理及用途
DC-DC转换器，即直流-直流转换器，是一种将直流电源转换为不同电压或电流的电子设备。
其主要工作原理是通过改变输入端电压的波形、频率、极性和振幅，然后将这些改变应用到输出端，从而实现对电源电压的转换。
DC-DC转换器的工作原理如下：
1.输入端电源进行整流，将交流电转换为直流电。
2.通过谐振电容和电感元件构成一个振荡电路，产生高频振荡信号。
3.将高频振荡信号输入到变压器变压器中，通过变换器将输入端电压进行变换，然后输出到输出端。
4.输出端通过后级电路进行输出过滤，以获得所需要的电压或电流。
DC-DC转换器的用途广泛，以下为几个主要的应用领域：
1.电子设备：用于手机、平板电脑、笔记本电脑等电子产品的电源管理，将电池或外部电源的电压转换为所需的电压供应给电子设备。
2.电力系统：用于电力系统的直流输电、直流-交流逆变、直流-直流变换等。
3.汽车电子：用于汽车电子系统中的电源管理、电动车辆的能量转换和储存等。
4.太阳能电源系统：用于太阳能光伏电池组的能量转换和储存，将太阳能电池的直流电转换为交流电或其他所需的电压和电流。
5.工业控制与自动化：用于工业控制设备的电源管理，提供稳定的工
作电压或电流。
6.通信设备：用于通信基站、无线设备、卫星通信等设备的电源管理，提供所需的电压和电流。
总结：DC-DC转换器是一种能够将直流电源转换为不同电压或电流的
电子设备，其工作原理是通过改变输入端电压的波形、频率、极性和振幅，然后将这些改变应用到输出端。
它在电子设备、电力系统、汽车电子、太
阳能电源系统、工业控制与自动化、通信设备等领域有着广泛的应用。
dcdc转换器的工作原理
dcdc转换器的工作原理
DC-DC转换器是一种电子设备，用于将直流电压（电源输入）转换为不同电压级别的直流电压（输出电源）。
它可以通过增加或降低电压级别来满足不同电子设备的供电需求。
DC-DC转换器的基本工作原理如下：
1. 输入电源：DC-DC转换器的输入是一个直流电压源，通常
为电池或DC电源。
2. 输入滤波：输入电源通过滤波电路，将电源中的噪声和干扰滤除，以保证输入电压质量。
3. 开关控制器：DC-DC转换器中的开关控制器是关键部件，
它根据控制器的工作方式（如PWM、单脉冲调制等）开关开
关管，控制开关管的通断状态。
当控制器开关开启时，输入电源的能量存储在开关元件（如电感器）中，当开关关闭时，这些能量被传递到输出端口。
4. 输出滤波：转换器的输出端口连接输出滤波器，用于平滑输出电压和滤除频率杂散噪声。
5. 输出调节：输出调节电路通过反馈机制，测量和对比输出电压与期望电压之间的差异，然后调整PWM控制器的工作方式，以保持输出电压稳定在设定值。
6. 保护功能：DC-DC转换器通常具有多种保护功能，如输入
欠压保护、输出过压保护、短路保护等。
这些保护功能可以确保转换器和被供电设备的安全运行。
总体而言，DC-DC转换器通过控制开关开关管的通断状态，
将输入电压转换为所需的输出电压。
转换器的输出电压和电流可以通过调节开关管的工作周期和频率来实现精确控制和调节。
dcdc转换器原理
dcdc转换器原理DC-DC转换器是一种将一种直流电压转换成另一种直流电压的电子装置。
它通常由一个开关电路和一个储能电感组成，可以将高电压的直流电转化为低电压的直流电，也可以将低电压的直流电转化为高电压的直流电，具有普遍的应用。
下面，我们将从DC-DC转换器的原理出发来讲述它的工作原理和具体的实现过程。
1. PWM控制DC-DC转换器是通过PWM控制来实现的。
PWM控制是指记录一个给定周期内的占空比，然后依据这个占空比来控制输出电压的平均值。
2. 基本电路DC-DC转换器基本电路图由开关、储能电感、输出滤波电容等器件组成。
而在使用中，开关也就成了MOS管。
3. 工作方式DC-DC转换器根据开关的切换频率，分为脉冲模式和连续模式。
a. 脉冲模式在脉冲模式下，当MOS管开启时，电感中的电流逐渐增加，储能到电感中。
当MOS管关闭时，这个电流将绕过回路，去激励输出负载。
b. 连续模式当MOS管开启时间足够长时，电流是连续的。
如果调整开启时间短，就达到了脉冲模式。
在连续模式下，开关频率越高，输出电压的纹波越小。
4. 输出电压输出电压的大小，与开关时的时间和一定电感与负载的比例有关。
我们可以通过精确定义PWM信号来控制输出电压的稳定性。
5. 应用DC-DC转换器是用来处理不同电压方案的一种有效方法。
在很多应用中，例如车载电子、手机、笔记本，都有DC-DC转换器的应用。
总之，DC-DC转换器通过控制开关来实现电压升降的目的，直接作用对象是输入和输出电压，为其他电器和代替传统的线性稳压技术提供了先进的电源解决方案。
dc-dc变换器
dc-dc变换器DC-DC变换器概述DC-DC变换器是一种用于将直流电压转换为不同电压级别的电子设备。
它们在各种应用中被广泛使用，例如电力电子系统、通信设备、汽车电子和工业控制等领域。
DC-DC变换器的主要功能是将输入电压转换为所需的输出电压，并为负载提供恒定的电源。
工作原理DC-DC变换器的工作原理基于电感和电容的特性。
它通常由开关器件（如晶体管或MOSFET）、电感、电容和控制电路组成。
当开关器件关闭时，电感储存了电能，并将其传输到输出电路。
当开关器件打开时，电容通过输出电路释放储存的电能，从而为负载提供所需的电源。
类型DC-DC变换器有多种类型，根据其拓扑结构可以分为多种类型，包括升压变换器、降压变换器、升降压变换器和隔离型变换器等。
每种类型都有其适用的应用场景。
升压变换器升压变换器将输入电压转换为更高的输出电压。
它通常用于需要提供高电压的应用，例如太阳能和风能系统。
降压变换器降压变换器将输入电压转换为更低的输出电压。
它通常用于需要提供低电压的应用，如便携式电子设备和电动车辆。
升降压变换器升降压变换器可以在输入和输出之间进行电压转换。
它具有较强的适应性，适用于输入输出电压波动较大的应用，如太阳能系统。
隔离型变换器隔离型变换器通过磁耦合实现输入和输出之间的电气隔离。
它主要用于需要提供电气隔离的敏感应用，如医疗设备和工业控制系统。
效能和特性DC-DC变换器的效能和特性对于其性能至关重要。
以下是一些常见的效能和特性指标：1. 效率：变换器的效率是指输出功率与输入功率之比。
高效的变换器可以提高系统的能量利用率。
2. 转换速度：变换器的转换速度是指输出电压从一个电平转换到另一个电平所需的时间。
快速的转换速度可以减少能量损耗和电压波动。
3. 稳定性：变换器的稳定性是指在输入电压和负载变化时，输出电压的稳定性。
稳定的输出电压可以保证负载的正常运行。
4. 输入和输出电压范围：变换器应具有足够的输入和输出电压范围以适应各种应用场景。
DC-DC直流变换器
DC-DC直流变换器第⼀章绪论本章介绍了双向DC/DC变换器（Bi-directional DC/DC Converter，BDC)的基本原理概述、研究背景和应⽤前景，并指出了⽬前双向直流变换器在应⽤中遇到的主要问题。
1.1 双向DC/DC变换器概述所谓双向DC/DC变换器就是在保持输⼊、输出电压极性不变的情况下，根据具体需要改变电流的⽅向，实现双象限运⾏的双向直流/直流变换器。
相⽐于我们所熟悉的单向DC/DC 变换器实现了能量的双向传输。
实际上，要实现能量的双向传输，也可以通过将两台单向DC/DC变换器反并联连接，由于单向变换器主功率传输通路上⼀般都需要⼆极管，因此单个变换器能量的流通⽅向仍是单向的，且这样的连接⽅式会使系统体积和重量庞⼤，效率低下，且成本⾼。
所以，最好的⽅式就是通过⼀台变换器来实现能量的双向流动，BDC就是通过将单向开关和⼆极管改为双向开关，再加上合理的控制来实现能量的双向流动。
1.2 双向直流变换器的研究背景在20世纪80年代初期，由于⼈造卫星太阳能电源系统的体积和重量很⼤，美国学者提出了⽤双向Buck/Boost直流变换器来代替原有的充、放电器，从⽽实现汇流条电压的稳定。
之后，发表了⼤量⽂章对⼈造卫星应⽤蓄电池调节器进⾏了系统的研究，并应⽤到了实体中。
1994年，⾹港⼤学陈清泉教授将双向直流变换器应⽤到了电动车上，同年，F.Caricchi 等教授研制成功了⽤20kW⽔冷式双向直流变换器应⽤到电动车驱动，由于双向直流变换器的输⼊输出电压极性相反，不适合于电动车，所以他提出了⼀种Buck-Boost级联型双向直流变换器，其输⼊输出的负端共⽤。
1998年，美国弗吉尼亚⼤学李泽元教授开始研究双向直流变换器在燃料电池上的配套应⽤。
可见，航天电源和电动车辆的技术更新对双向直流变换器的发展应⽤具有很⼤的推动⼒，⽽开关直流变换器技术为双向DC/DC变换器的发展奠定了基础。
1994年，澳⼤利亚Felix A.Himmelstoss发表论⽂，总结出了不隔离双向直流变换器的拓扑结构。
dc dc 工作原理
dc dc 工作原理DC-DC转换器是一种电力转换装置，其工作原理基于直流电流的转换和稳压。
DC代表直流（Direct Current），DC-DC转换器的作用是将输入的直流电压转换成所需的输出直流电压。
DC-DC转换器的工作原理可以简单地描述为以下几个步骤：输入直流电压经过输入滤波电路进行滤波和稳压，然后经过开关电源进行电能转换，最后经过输出滤波电路得到稳定的输出直流电压。
输入直流电压通过输入滤波电路进行滤波和稳压。
输入滤波电路主要由电容和电感组成，通过对输入电压进行滤波和稳压，去除电压中的纹波和噪声，保证后续电路的稳定工作。
然后，经过开关电源进行电能转换。
开关电源是DC-DC转换器的核心部件，它通过控制开关管的导通和截止来实现直流电压的转换。
开关电源主要由开关管、控制电路和变压器组成。
当开关管导通时，输入电压通过变压器传递给输出端；当开关管截止时，变压器的能量储存在电感中，输出端的电流由电感提供。
通过控制开关管的导通和截止时间，可以调节输出电压的大小和稳定性。
经过输出滤波电路得到稳定的输出直流电压。
输出滤波电路与输入滤波电路类似，主要由电容和电感组成，通过对输出电压进行滤波和稳压，进一步减小输出电压中的纹波和噪声，使输出电压更加稳定。
除了以上的基本原理，DC-DC转换器还有一些特殊的工作方式，如降压、升压、降升压等。
降压转换器通过降低输入电压来获得所需的输出电压；升压转换器则相反，通过提高输入电压来获得所需的输出电压；而降升压转换器则可以实现输入电压的降低和升高。
DC-DC转换器还有一些其他的特点和应用。
例如，它具有高效率、小体积、重量轻等优点，因此被广泛应用于电子设备、通信设备、汽车电子等领域。
同时，DC-DC转换器还可以提供稳定的电压给电子设备，保证设备的正常工作。
总结起来，DC-DC转换器是一种将输入的直流电压转换成所需输出直流电压的电力转换装置。
其工作原理基于直流电压的转换和稳压，通过输入滤波电路、开关电源和输出滤波电路的协同作用，实现直流电压的转换和稳定输出。
DC-DC的工作原理
3）测试程序的调试。
根据测试规范的顺序调试各测试项目，调试时应尽量一
项一项调试，这样的话若测试
程序对产品有损伤的话可以快速锁定是哪个测试项目对
其有损伤，便于尽快查找出原因。
4）测试规范和样管数据确认
根据调试结果制定测试规范，制作样管并将测试数据
发给客户确认，待客户确认规范和数据后才可正常量产。
对于大多数应用， 10uF 就能保持输出纹波很小，电压很稳
定。输入电容和输出电容建议都采用 X5R、 X7R 电价质陶瓷
贴片电容，它具有较低的成本，较小的体积，低的 ESR，能
获得非常低的纹波。
3、测试程序的编写与调试
1）根据测试规范编写测试程序，并逐项进行调试。
2）根据调试结果制定测试规范和样管数据并将规范和数
流模式PWM单片式降压稳压器，可以提供输出电压
可调品种和1.2V、1.8V等固定输出电压的品种。稳压
器在无负载时的工作电流为300uA；当处于关断时，
工作电流降到1uA以下。输入工作电压范围为2.5V至
6.5V，非常适合于单节锂离子电池或两至四节干电池
供电的电子产品。AP2406采用100%占空比的方式，
二极管
2.5V至6.5V输入电压范围
输出电压可低至0.6V
允许低压差操作：占空比可达100%
低静态工作电流：300μA（VIN ＜ 4.2V）
电流模式实现优异的线性和负载瞬态响应
短路保护和过温保护
待机电流小于1μA
节约空间的5引脚SOT23封装
C
K3
MC74HC04N
U2D
9
Mounting Hole
GND
DC-DC电路转换原理(含计算方式)
PUSH-PULL
第三章 第 9 页
HALF-BRIDGE
第三章 第 10 页
FULL-BRIDGE
第三章 第 11 页
METHODS OF CONTROL
第三章 第 12 页
直流斩波电路
➢直流斩波电路（DC Chopper）
❖ 将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电； ❖ 也称为直接直流--直流变换器（DC/DC Converter）； ❖ 一般直流斩波是指直接将直流电变为另一直流电，不包括直
ton——V通的时间 toff——V断的时间 α--导通占空比 称为降Uo压最斩大波为电E路，。减小占空比α ，Uo随之减小。因此
负载电流平均值：
V
L io R
E
iG
VD uo
a)
iG
ton toff
O
T
io i1
i2
I10
I20
O
t1
uo
E
+
M EM
-
t
t
Io
Uo
-EM R
（3-2）
❖电流断续时，Uo被抬高，电机机械特性变软，一般 不希望出现 。
b)
图3-2 升压斩波电路及其工作波形
量为 U o-EI1toff
a）电路图 b）波形
➢ 稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量
相等：
E 1 to I n U o - E I 1 toff
（3-20）
化简得：
Uo to
nto to ff
ffET E to ff
（3-21）
T/toff>1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路
3.1.1 降压斩波电路
dcdc转换器的工作原理
dcdc转换器的工作原理
DC-DC转换器是一种电力电子设备，用于将直流电（DC）转换为另一种电压水平的直流电。
其工作原理是基于开关电源技术，主要由三个部分组成：输入电源（直流电源）、开关电路和输出滤波电路。
1. 输入电源：DC-DC转换器的输入电源通常是电池、太阳能电池板或其他直流电源。
输入电压的水平决定了转换器需要的转换比例。
2. 开关电路：开关电路是DC-DC转换器的关键部分，它由开关管和控制电路组成。
开关管可以是MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）或IGBT（绝缘栅双极型晶体管），控制电路负责控制开关管的导通和截止。
在工作时，开关电路周期性地开关，通过控制开关管的导通和截止来控制电流的流动。
当开关管导通时，输入电源的电流通过开关管流向输出滤波电路，此时能量储存在输出电容器中。
当开关管截止时，电流被阻断，输入电源的电压不再向输出电容器传递。
通过控制开关管工作周期的长短和占空比，可调节输出电压的水平。
3. 输出滤波电路：输出滤波电路主要由电感和电容组成，用于平滑输出电压。
电感和电容的组合形成了LC滤波器，能有效滤除开关电路带来的高频噪声。
输出电容器存储的能量会持续地供应给输出负载。
总结：DC-DC转换器通过开关电路的周期性开关来控制能量的流动，实现将输入电源的直流电转换为另一种电压水平的直流电。
dc-dc原理
dc-dc原理
在直流-直流（DC-DC）转换器中，使用了一种电子电路，可
以将直流电压的电平转换为另一个不同的直流电压。
DC-DC
转换器具有多种类型和设计，但它们都基于相同的原理工作：使用电感和开关器件来控制输入电源的电流和电压，以产生所需的输出电压。
DC-DC转换的基本原理是利用电感和开关器件的非线性特性。
电感是一种能存储磁能的元件，而开关器件（如晶体管或场效应晶体管）能够控制电流的通断。
当输入电压施加在电感上时，电感储存磁能，并且电流开始流过电感。
当开关器件被打开时，电流被电感释放，并且通过输出电容器产生所需的输出电压。
为了控制输出电压，DC-DC转换器通常使用一种称为脉冲宽
度调制（PWM）技术。
在PWM技术中，开关器件的通断由
一个具有恒定频率的控制信号来控制，而控制信号的占空比（高电平时间与周期时间的比例）决定了输出电压的大小。
通过改变占空比，可以调节输出电压的电平。
另一种常用的DC-DC转换器是升压（boost）和降压（buck）
转换器。
升压转换器可以将低电压升高到较高的电压，而降压转换器可以将高电压降低到较低的电压。
这些转换器的设计基于不同的电路拓扑，例如Buck-Boost、Flyback和Forward等。
每种转换器都有其适用的应用领域和性能特点。
总之，DC-DC转换器利用电感和开关器件的非线性特性，以
及PWM技术，实现了直流电压的转换。
不同类型的DC-DC
转换器通过调节控制信号的占空比，可以产生需要的输出电压。
这些转换器在电子设备中被广泛应用，用于提供不同电压的电源。
升压型DC-DC转换电路工作原理
升压型DC-DC转换电路工作原理
升压型DC-DC转换电路工作原理
DC-DC转换器分为三类：Boost升压型DC-DC转换器、BUCK降压型DC-DC转换器以及Boost-BUCK升降压型DC-DC转换器三种，如果电路低压采用DC-DC转换电路，应该是Boost升压型DC-DC转换电路，并且输入电压、输出电压都是直流电压，而且输入电压比输出电压低，基本拓扑结构如图
工作原理分为两个步骤：
步骤一：如图回路1，开关管闭合（MOS管导通，相当于一根导线），这时输入的直流电压流过电感L。
二极管D1作用是防止电容C对地放电，同时起到续流作用。
由于输入的电压是直流电，因此电感上的电流以一定的比率线性的增加，这个比率跟电感因素有关，随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。
步骤二：如图回路二，当开关管断开时候，由于电感的电流不能突变，也就是说流经电感L的电流不会马上变为零，而是缓慢的由充电完毕时的值变为零，这需要一个过程，而原来的电路回路已经断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容C2充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了，升压过程中，电容要足够大，这样在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流，这两个步骤不断重复，在输出两端就得到高于输入电压的电压。
实际电路实例如下图
电感式DC-DC的升压器原理
电感是我们在变压器设计当中较长使用的一种元件，它的主要作用是把电能转化为磁能再存储起来。
需要注意的是，虽然电感的结构类似于变压器，但是其只有一个绕组。
本篇文章主要介绍了电感式DC-DC的升压器原理，并且本文属于基础性质，适合那些对电感的。
电力电子技术课件-10-DCDC变换器
t off
L I L UO
根据式(3.2.4)、(3.2.5)可求出开关周期ＴS为
TS1ftontoffUO (IU LdLU dUO）
ILU O (U fdL dU U O)U dD (f1 LD )
流 可一 得上周式期中内△的I平L为均流值过与电负感载电电流流的IO峰相－等峰,即值同,最时大代为入I关2,最系小式为△II1L。= 电I2－感I电1
IOBU2dLTOS D(1D)
式中IOB为电感电流临界连续时的负载电流平均值。
总结:临界负载电流 IOB与输入电压Ud、电感L、开关频率f以及开关管T 的占空比D都有关。
当实际负载电流Io＞ IOB时,电感电流连续;
当实际负载电流Io = IOB时,电感电流处于连续（有断流临界点）;
当实际负载电流Io ＜IOB时,电感电流断流;
I0
I2
2
I1
(3.2.8)
I1I0U2dLTS D(1D)
2021/5/4
10
4.1.1 Buck变换器
电感电流iL临界连续状态:
变换电路工作在临界连续状态时,即有I1=0,由
I1I0U2dLTS D(1D)
可得维持电流临界连续的电感值L0为:
Lo
UdTS 2I0B
D(1D)
即电感电流临界连续时的负载电流平均值为 :
2021/5/4
基本的斩波器电路及 其负载波形
3
4.1 直流变换电路的工作原理
直流变换电路的常用工作方式主要有两种:
① 脉冲频率调制(PFM)工作方式:
即维持导通时间不变,改变工作周期。在这种调 压方式中,由于输出电压波形的周期是变化的,因此 输出谐波的频率也是变化的,这使得滤波器的设计比 较困难,输出谐波干扰严重,一般很少采用。
DC-DC结构与工作原理
判断DC-DC是否工作的方法：
工作条件：高压输入电压范围为DC290V~420V，低压使能输出范围为9~14V。
方法：第一步，保证车辆在线束正常连接情况下，上电前使用万用表 测量蓄池的初始电压值并记录。
第二步，整车0N档上电，再用万用表测量蓄电池电压，查看变 化情况，如果数值在13.8~14之间，说明DC工作正常。
• DC-DC结构与工作原理
DC-DC:将动力电池的高压直流电转换为整车低压12V直流电，给整 车低压用电系统供电及蓄电池电池充电
①:DC-DC ②:12V蓄电池
②
①
高压输入端 A:电源负极 B:电源正极
低压控制端 A:控制电路电源使能信号 B:电源状态信号输出 C:控制电路电源
DC-DC变换器工作流程： 1、整车on档上电或充电唤醒 2、动力电池完成高压系统预充电流程 3、VCU发给DC-DC变换使能信号 4、 DC-DC变换器开始工作
dc-dc转换器工作原理
dc-dc转换器工作原理
DC-DC转换器是一种电子电路设备，它可以将直流电压(直流电源)转换为不同电压等级的直流电压。
DC-DC转换器的工作原理如下：
1. 输入端：直流电源通过输入端进入DC-DC转换器。
2. 开关管：DC-DC转换器中通常有一个开关管，它可以控制电源的开关状态。
3. 脉宽调制（PWM）控制器：PWM控制器根据需要调整开关管的开启和关闭时间。
4. 开启状态：当开关管处于开启状态时，电源会通过开关管进入一个电感元件（通常是电感线圈）。
5. 储能：电感元件会储存电流，并转换为磁场能量。
同时，输出电容器会储存电压。
6. 关闭状态：当开关管处于关闭状态时，储存的磁场能量会释放，并形成变压作用。
这将使输出电压升高或降低，以满足需要的输出电压等级。
7. 输出端：最终，输出电压通过输出端提供给目标设备。
通过不断开启和关闭开关管，DC-DC转换器可以将直流电源
的电压转换为不同的电压等级。
其中，PWM控制器起到了控制开关管工作状态的重要作用，确保输出电压精确稳定。
DC-DC的工作原理
DC-DC的工作原理
DC/DC 转换器就是把一个直流输入信号转换为另一个输出直流信号的器件. 它具有输
入放大、电压调整、形成回路、滤波等多种功能，一般用于电池及其他直流源输出电压的
调节和稳定。
DC/DC 转换技术分为变频DC/DC 和常规DC/DC 。
变频DC/DC 就是利用变压器的原理，只要转换器的输入电源在规定的范围内，改变变频器的频率就可以调节电压，从而得到不
同的变压比和输出电压，包括转换效率高的变频DC/DC 。
常规DC/DC 相比变频DC/DC 简单、可靠，是目前比较常用的DC/DC 技术。
它主要有
3 种：升压、降压和均压调节器/放大器，可提供高效率、低噪声、低成本和可靠的输出。
升压调节器，利用输出端负压将输入电压升压，可以从数分至数千伏，典型应用是从
低压电池或汽车电源（12V/24V/48V等）升压至电脑电源（3.3V/5V/12V/15V/24V/48V 等），是升压 DC/DC 调节器的最常见形式。
降压调节器，利用负载拉升输出端正压，通常用于处理高电压输入信号，降压成低压
输出信号，如24V 电源至12V 电源，最常见的应用有汽车电源及电压锁定恒压防止供电
干扰。
均压调节器，就是以常压输入信号和可调节输出电压的控制电路，一般是稳定输出电
压的被动的控制方式，主要用于精确的压力、流量及温度控制应用。
由此可见，DC/DC 转换技术可以在不改变负载状态的前提下改变输入电压，输出的有
效电压就会改变，从而输出恒定的电压和电流，是处理电池及其他直流源输出电压的调节
和稳定的绝佳选择。
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由Volt-Sec requirement
Vston (Va Vs )(t2 ton )
由输出平均电流
Ia Va RFra bibliotekI LP (t2 ton ) 2T
18 18
利用前面三个式子，将t2及ILP代换掉
Va 2
VsVa
RD2 2Lfs
Vs 2
0
Va
1
L
I LP ton
Mode2a: (ton<t<
I LP
(Vs
Va )ton L
) Q OFF，D ON
由Volt-Sec requirement
(Vs Va )ton Va (t2 ton )
由 IL Ia
ILPt2 fs Vo 2R
9 9
利用前面三个式子，将t2及ILP代换掉
假设 ：(Ideal capacitor) 稳态时ICto，n Ia输出电流为一定值 电容无功率损耗
ton 时的放电电流：
V 1
C
ton 0
Iadt
I aton C
DI a C fs
15 15
实际上需考虑电容ESR的影响所造成的涟波
V Ic Resr I 2 Resr
Va 2
Vs D2Lc (1 D)L
Va
Vs 2 D 2 Lc (1 D)L
0
Va
2
2
VS 1 1 4(L / Lc )(1 D) / D2 1 1 8 fsL /(D2R)
10 10
将L/Lc的比值当作变数，画出D对Va/Vs的关系曲线
11
11
BOOST CONVERTER
D(1 D)
8LC
f
2 s
Vs
6 6
实际上需考虑电容ESR的影响所造成的涟波
V
I
Resr
D(1 L
D) fs
Vs
Resr
1
需比较 Resr 与 8Cfs
何者效应为大，来做输出电容的设计
7
7
Discontinuous Mode:
当储存在电感中的能量完全耗尽时(电感电流降为 0)，下一周期同时开始，称为Continuous 与 Discontinuous 的临界点。
DC-DC 转换器原理
1
1
Outline
• BUCK • BOOST • BUCK-BOOST • FLYBACK
2
2
BUCK CONVERTER
3 3
Continuous Mode:
Mode1: (0<t<ton) Q ON，D OFF
di VL (t) L dt
Vs
Va
L
I ton
设Pin=Po
I LC
I 2
(Vs Va )D 2 fs Lc
I LC
Va 2 RDVs
R(1 D) Lc 2 fs
8 8
Mode1: (0<t<ton) Q ON，D OFF 同Continuous
di
VL (t) L dt
Vs
Va
iL (t2 ) 0
ton
DT , toff
(1 D)T
Va Vs
1 1 D
13
13
BOOST CONVERTER 切换波形
14
14
Ripple current in the inductor
I Vston DVs L L fs
Ripple voltage in the capacitor
1 4(Lc / L)D /(1 D)2
1
1 2RD2 / Lfs
VS
2
2
19
19
将L/Lc的比值当作变数，画出D对Va/Vs的关系曲线
20
20
BUCK & BOOST Summary
• 电感涟波电流与电感值及切换频率成反比 • 电感涟波电流BUCK 较BOOST小(1-D)倍 • BUCK 在D＝0.5时，涟波电流最大。BOOST则与D成
• BOOST initial inrush current 较大
• 实际上升降压的极限大约为4(1/4)倍
22
22
BUCK-BOOST CONVERTER
23 23
I
(Vs
Va )ton L
D(1 D) L fs Vs
Ripple voltage in the capacitor
假设 ：(Ideal capacitor) 稳 电态容时无IC/2，功 4I输率出损电耗流为一定值
充或放电电流的平均值：
V 1 C
T 2
I
04
I 8Cf s
I LC
Va 2 RVs
RD(1 D)2 Lc 2 fs
17 17
Mode1: (0<t<ton) Q ON，D OFF
di
VL (t) L dt
Vs
L
I LP ton
I LP
Vston L
Mode2a: (ton<t< iL (t2 ) 0 ) Q OFF，D ON
DI a 需比较 I 2 Resr与 Cf s
何者效应为大，来做输出电容的设计
16
16
Discontinuous Mode:
当储存在电感中的能量完全耗尽时(电感电流降为 0)，下一周期同时开始，称为Continuous 与 Discontinuous 的临界点。
设Pin=Po
I LC
I 2
Vs D 2 fs Lc
I (Vs Va )ton L
Mode2: (ton<t<T) Q OFF，D ON
Va
L I toff
I Vatoff L
ton
DT , toff
(1 D)T
Va Vs
D
4
4
BUCK CONVERTER 切换波形
5 5
Ripple current in the inductor
正比
K Vs fs L
21 21
BUCK & BOOST Summary
• BUCK中之电感与电容形成低通滤波器，故 电容涟波电压与电感，电容值及切换频率 成反比
• BOOST 中之电感为储能用，电容涟波电压 只与电容值及切换频率成反比。
• BUCK 输入电流非连续，一般需加输入滤波 器降低EMI效应
12 12
Continuous Mode:
Mode1: (0<t<ton) Q ON，D OFF
di VL (t) L dt
Vs
L
I ton
I Vston L
Mode2: (ton<t<T) Q OFF，D ON
I
Va
Vs
L toff
I (Va Vs )toff L