新型组合Buck-Boost电路设计

新型组合Buck-Boost电路设计
发表时间：2019-08-15T15:07:23.547Z 来源：《信息技术时代》2018年11期作者：吴昊肖滟琳付锐祟文
[导读] 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。

（西华大学电气与电子信息学院，四川成都 610039）
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：
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：
图2
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C r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
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