直流降压型Cuk开关变换器的设计分析
开关直流降压电源(BUCK)设计
开关直流降压电源(BUCK)设计摘要随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。
近年来，随着功率电子器件(如IGBT、MOSFET)、PWM技术以及电源理论发展，新一代的电源开始逐步取代传统的电源电路。
该电路具有体积小，控制方便灵活，输出特性好、纹波小、负载调整率高等特点。
开关电源中的功率调整管工作在开关状态，具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点，在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。
开关电源的高频变换电路形式很多, 常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。
本论文采用双端驱动集成电路——TL494输的PWM脉冲控制器设计开关电源，利用MOSFET 管作为开关管，可以提高电源变压器的工作效率，有利于抑制脉冲干扰，同时还可以减小电源变压器的体积。
关键词：直流，降压电源,TL494,MOSFET1目录摘要 (1)Abstract........................................................... ........ 错误！未定义书签。
1.方案论证与比较 (4)1.1 总方案的设计与论证 ...................................... 错误！未定义书签。
1.2 控制芯片的选择 (4)1.3 隔离电路的选择 .............................................. 错误！未定义书签。
2. BUCK电路工作原理 ......................................... 错误！未定义书签。
3. 控制电路的设计及电路参数的计算 ................ 错误！未定义书签。
3.1 TL494控制芯片................................................ 错误！未定义书签。
protues直流变换器cuk电路设计与仿真
protues直流变换器cuk电路设计与仿真直流斩波电路(DC Chopper)功能是将直流电变为另一固定电压或调电压的直流电，也称为直接直流一直流变换器(DC/DC Converter)。
直流斩波电路的种类较多，包括6种基本斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，其中前两种是最基本的电路。
一方面，这两种电路应用最为广泛，另一方面，理解了这两种电路可为理解其他的电路打下基础，因此本文对这两种电路作了着重介绍并利用Matlab/Simulink进行了仿真。
利用不同的基本斩波电路进行组合，可构成复合斩波电路，如电流可逆斩波电路、桥式可逆斩波电路等。
利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路。
DC Chopper (DC Chopper) function is to change DC to another fixed voltage or adjustable voltage DC, also known as direct DC - DC Converter (DC/DC Converter).The kinds of DC chopper are more, including six basic choppers: Buck Chopper, Boost Chopper, Boost-Buck Chopper, Cuk Chopper, Sepic Chopper and Zeta Chopper, among them the former two are the most basic circuits. On the one hand, the applications of the two circuits are the most widely, on the other hand, understanding the two circuits is the foundationof understanding the other circuits, so this thesis introduces emphatically the two circuits and simulates by Matlab/simulink. On the basis, the rest several circuits are introduced.Using different basic Chopper combination can form composite Chopper, such as Current Reversible Chopper, Bridge Type Reversible Chopper, etc. Using the same structural basic Chopper combination can form multiphase multiple Chopper. The above two kinds of circuits are also introduced and simulated.。
Buck降压式变换器基本结构及原理
Buck降压式变换器基本结构及原理一、Buck变换器：也称降压式变换器，是一种输出电压小丁输入电压的单管不隔离直流变换器。
图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation脉宽调制)信号，信号周期为Ts ,则信号频率为f=1/Ts ，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff ，占空比Dy= Ton/Ts。
Buck变换器有两种基本工作方式：CCM(Continuous current mode) :电感电流连续模式，输出滤波电感Lf的电流总是大丁零DCM(Discontinuous current mode) :电感电流断续模式，在开关管关断期间有一段时间Lf的电流为零1.1 CCM时的基本关系：0.5 1-0 g 050 L0V tlt= corist V0 = const1.3.11.2 DCM 时的基本关系：% %输出电压与输人电反间的关系:曜== 七一 4劣十口 其中：AD ＜（1 一心）为美断后电感电流下降到零的时问J =气;% 乙狄011 1，小，V 七 输出平均曲克：二〒七+ T0二司土~ W 〔气*& £ 顷心 J在电勰喽时，%附不但与占空比Dy 有关』而且与或载电流卜大小有关，若1口=0，则％=甲血 DCM 可分为两种典型情况：输入电压Vin 不变，输出电压Vo 变化，常用作电动机速度控 制或充电器对蓄电池的包流充电输入电压Vin 变化，输出电压Vo 包定，即普通开关稳压电源1.3 电感电流临界连续的边界：用f g 表示临界电流通彼阿的负更电疏】Q ，则：; 鱼w 吃眼w （D* 头h ' 头L 叫史输入电压包定不变时：Vin=const临界负载电流是大值在Dy=0 5时出现: 皿】如=4—球（1-巳）劣电添临界连续时前输出电压：争= ------------ \ --------顷 一 - + 140； ^O （?HMX可画出Buck 变换器在Vin=const 时的外特性曲线:输出走压与情人电压间的关策：竺=一-—。
Cuk变换器工作原理分析与总结
目录 简介 工作原理 特点 应用 总结
简介
简介
本文介绍了Cuk变换器的工作原 理和特点，以及在电力转换中 的应用。
Cuk变换器是一种非隔离型的直 流-直流变换器，通过改变电感 和电容元件的工作状态实现电 压的升降转换。
工作原理
工作原理
输入电压经过开关元件和电感L1连接， 形成能量存储。
当开关关闭时，能量流向电容C1，电压 升高。
工作原理
当开关打开时，能量流回电源 ，电压降低。 通过控制开关的状态和周期， 可以实现不同的输出电压。
特点
特点
Cuk变换器具有电压增益和电压转换的 功能。 相比传统的变换器，Cuk变换器具有更 高的效率和更低的输出波纹。
特点
Cuk变换器具有输入电流连续性 和输出电流连续性的特性，适 用于各种功率转换场景。
总结
随着技术的不断发展，Cuk变换 器在能源管理领域有着广阔的 应用前景。
谢谢您的观赏聆听
应用
应用
Cuk变换器广泛应用于电力转换和能量 管理领域。
在太阳能发电系统中，Cuk变换器可以 实现太阳能电池板电压与电网电压的匹 配。
应用
在电动汽车充电系统中，Cuk变 换器可以实现电网交流电压向 蓄电池直流电压的转换。
总结
总结
Cuk变换器是一种有效的电力转换器件 ，具有电压转换功能和高效率。 它可以应用于各种场景，包括可再生能 源利用和移动设备充电等。
buck变换器设计报告
BUCK变换器设计报告——电力电子装置及应用课程设计1 设计指标及要求1.1设计指标•输入电压标称直流48V 范围：43V~53V•输出电压：直流24V•输出电流：直流5A•输出电压纹波：100mV•电流纹波：0.25A•开关频率：250kHz•相位裕量：60•幅值裕量：10dB1.2 设计要求•计算主回路的电感和电容值•开关器件选用MOSFET, 计算其电压和电流定额•设计控制器结构和参数•画出整个电路, 给出仿真结果2 BUCK主电路各参数计算图1 利用matlab搭建的BUCK主电路Mosfet2在0.01s时导通，使得负载电阻由9.6变为4.8，也就是说负载由半载到满载，稳态时负载电流上升一倍，负载电压不变，这两种状态的转换的过程的表征系统的性能指标。
2.1 电感值计算当时，，D=0.558 , 求得当时，，D=0.5 , 求得当时，，D=0.453，求得所以，取2.2 电容值的计算代入，得，由于考虑实际中能量存储以及输入和负载变化，一般取C大于该值，取2.3 开关器件电压电流计算2.4 开传递函数的确定其中故开环传递函数为3 系统开环性能3.1 开环传递函数的阶跃响应由MATLAB可以作出系统的开环函数的单位阶跃响应，如下图所示由图可知，系统振荡时间较长，在5ms之后才可以达到稳定值，超调量为66.67%，需要增加校正装置进行校正。
3.2 系统开环输出电压电压、电流响应由MATLAB simulink作出的系统的输出电压、电流响应如下图所示图2 开环电压、电流响应在0.01s时负载由9.6变为4.8，电压振荡后不变，电流增大一倍。
由图可知电压超调量达到70%，电流超调量达到75%。
图3负载变化时电流响应图4负载变化时点响应图3 电流纹波图4 电压纹波电流纹波约为0.002A，电压纹波为0.01V，符合设计的要求，由于器件本身的压降损耗等因素，电压稳态值不等于24V，电流的稳态值也不等于5A。
降压型(BUCK)DC-DC电路的设计与制作设计报告
课题三：降压型（BUCK）DC-DC电路的设计与制作姓名：学号：得分：一、实验目的1). 学习和了解DC-DC变换电路的特点；2). 掌握降压型（BUCK）DC-DC电路的结构和工作原理；3). 熟悉强、弱电电路的隔离应用；4). 培养电子电路的设计能力和基本应用技能。
二、课题任务1）设计参数要求：=12V；① DC-DC主电路输入电压VI②输出电压: V=5V；O=1A；③输出电流：IO④输出电压纹波峰-峰值 V≤50mV，即纹波≤1%；pp=5W。
⑤额定输出功率PO2）PWM驱动信号：=20kHz；① PWM驱动信号频率fS② PWM驱动信号占空比可调；3）驱动电路：驱动电路应为单端输入、双端浮地输出。
5）撰写完整的实习报告。
三、实验原理BUCK电路就是降压电路，开关S闭合的时候，VD二极管承受负压关断，电感充电，电流正向流动，电流值呈现指数上升趋势。
开关S断开的时候，VD 二极管起续流作用，电感开始放电，电流逐渐下降，通过负载和二极管回到电感另外一端，短暂供电。
这样电压就能降低。
实际使用的时候，S开关是通过MOSFE 或者IGBT实现的，输出电压等于输入电压乘以PWM波的占空比。
开关电源总的来分有隔离型和非隔离型电路。
所谓非隔离型电路是根据电路形式的不同，可以分为降压型buck电路、升压Boost型电路、升降压Buck-Boost 型电路、Cuk型丘克电路、Sepic型电路、Zeta型电路。
我们这里主要分析降压型DC-DC转换器的工作原理，Buck电路如图1所示。
图中功率MOSFET为开关调整元件，它的导通与关断由控制电路决定;L和C为滤波元件;开关截止时，二极管VD可保持输出电流连续，所以通常称为续流二极管。
控制电路输出信号使开关管VT导通时，滤波电感L中的电流逐渐增加，因此贮能也逐渐增大，电容器C开始充电。
忽略MOSFET的导通压降，MOSFET源极电压应为Uin。
图1 降压变换器原理图当施加输入直流电压Ui后，降压型电路需经过一段较短时间的暂态过程，才能进入到稳定工作状态。
BUCK变换器设计报告
BUCK变换器设计报告一、BUCK主电路参数计算及器件选择1、BUCK变换器设计方法利用计算机设计BUCK变换器，首先要选取合适的仿真软件。
本文采用MATLAB和PSIM设计软件进行BUCK变换器的综合设计。
在选取好设计软件之后，先根据设计指标选取合适的主电路及主电路元件参数，建立仿真模型，并进行变换器开环性能的仿真。
如果开环仿真结果不能满足设计要求，再考虑选取合适的闭环控制器进行闭环控制系统的设计。
设计好闭环控制器后，对其进行闭环函数的仿真，选取超调小、调节时间快的闭环控制器搭建模型进行电路仿真。
2、主电路的设计BUCK变换器设计指标输入电压：标称直流电压48 V，范围：43 V～53 V ；输出电压：直流24 V ；输出电流：直流5 A ；输出电压纹波：100 mV ；输出电流纹波：0.25A ；开关频率：250 kHz ；相位裕量：60；幅值裕量：10 dB 。
设计要求计算主回路电感和电容值；开关器件选用MOSFET，计算其电压和电流定额；设计控制器结构和参数；画出整个电路，给出仿真结果。
根据设计指标，采用BUCK电路作为主电路，使用MOSFET元件作为开关元件，这是因为MOSFET的开关速度快，工作频率高，可以满足250khz的开关频率，此外，MOSFET与其他开关器件最显著的不同，是MOSFET具有正温度系数，热稳定性好，可以并联使用，其他开关器件不具有此特性。
（1）BUCK电路的主电路的拓扑图：（2）主电路的基本参数计算:开关周期：Ts=1/f s=4∗10−6s=0.5占空比(不考虑器件管压降)：D=v0v in=0.5581V in=43V时，Dmax=v0v inV in=53V时，Dmin=v0=0.4528v in输出电压：V o=24V；输出电流：Io=0.25A;额定负载：R=V o÷Io=4.8Ω纹波电流：△I=0.25A；纹波电压：△V=100mV电感量理论值计算：由：，得：，电容量理论值计算：由：，得考虑到能量储存以及伏在变化的影响，要留有一定的裕度，故取C=120uF.由于电解电容一般都具有等效串联电阻R esr,因此在选择的过程中需要注意此电阻的大小对系统性能的影响。
BUCK变换器的研究与设计
BUCK变换器的研究与设计1总体分析与解决方案1.1问题的提出与简述电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。
开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现,将标志着这些技术的成熟,实现高效率用电和高品质用电相结合。
伴随着人们对开关电源的进一步升级，低电压，大电流和高效率的开关电源成为研究趋势。
电子设备的小型化和低成本化使电源向轻，薄，小和高效率方向发展。
开关电源因其体积小，重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备中得到广泛的应用。
直流斩波电路（DC Chopper）的功能是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）。
直流斩波电路一般是指直接将直流电变为另一直流电的情况，不包括直流—交流—直流的情况，直流斩波电路的种类较多，包括6种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。
利用不同的基本斩波电路进行组合，可构成复合斩波电路，如电流可逆斩波电路，桥式可逆斩波电路等，利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路。
其中IGBT降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。
IGBT是MOSFET与GTR的复合器件。
它既有MOSFET易驱动的特点，输入阻抗高，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。
其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
所以用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动，电压、电流容量大的优点，因此发展很快。
直流降压斩波电路主要分为三个部分，分别为主电路模块，控制电路模块，驱动电路模块，除了上述主要模块之外，还必须考虑电路中电力电子器件的保护，以及控制电路与主电路的电气隔离。
3.7 直流升压降压变换器特性分析
直流升压－降压(C u k )变换器特性分析01C u k变换器的演化02C u k变换器的工作原理03C u k变换器的特点01C u k变换器的演化两种直流-直流升降压变换器TCV SV o +DL i L v L +I o1o S V D V D=−Buck-boostV sTDC 1L 1+-R LV o C 2L 2+-1o S V D V D=−CukV o 与V S 极性相反！DTC+-R LV o C 2L+-R L V sV oTDCLR LV sV o TDCL V sTDC 1L 1+-R LV o C 2L 2+-V sTDCL +-111o S V D D V D D==⋅−−C u k 变换器的电路演化02C u k变换器的工作原理V sTDC 1L 1+-R LV o C 2L 2+-t t v Gi L1I L1minI L1maxtv L1V sV c1-V s =V oI sT onT offT sti T i Dti L2I L2minI L2maxtv L2V oI oV c1-V o =V si T =i L1+i L2i D =i L1+i L211sL sV i DT L +∆=122C o L sV V i DT L +−∆=t t v Gi L1I L1minI L1maxtv L1V sV c1-V s =V oI sT onT offT sti T i Dti L2I L2minI L2maxtv L2V oI oV c1-V o =V si T =i L1+i L2i D =i L1+i L2V sTDC 1L 1+-R LV o C 2L 2+-()1111S C L sV V i D T L −−∆=−()221oL sV i D T L −∆=−−V sTDC 1L 1+-R LV o C 2L 2+-电路稳态时，T 导通期间电感电流的变化量等于T 截止期间电感电流的变化量。
cuk型dcdc电路课程设计
cuk型dcdc电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解CUK型DC-DC电路的基本原理和结构；2. 学生能掌握CUK型DC-DC电路的电压转换公式和关键参数的计算方法；3. 学生能分析CUK型DC-DC电路在不同负载条件下的性能特点。
技能目标：1. 学生能运用所学知识设计简单的CUK型DC-DC电路；2. 学生能通过实验和仿真软件对CUK型DC-DC电路进行性能测试和分析；3. 学生能运用电路图绘制软件绘制CUK型DC-DC电路图，并进行基本的电路仿真。
情感态度价值观目标：1. 学生对电子技术产生兴趣，培养主动学习和探究的精神；2. 学生通过团队合作完成电路设计和实验，培养团队协作能力和沟通能力；3. 学生在电路设计和实验过程中，养成严谨、细致的工作作风，提高问题解决能力。
课程性质分析：本课程为电子技术领域的基础课程，旨在帮助学生掌握CUK型DC-DC电路的基本原理和设计方法，为后续学习打下基础。
学生特点分析：学生为高年级电子专业或相关专业的学生，具备一定的电子技术基础，具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求：结合课程性质和学生特点，本课程要求学生理论联系实际，注重实践操作，通过课堂讲授、实验和仿真等多种教学手段，使学生达到课程目标。
在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，便于后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. CUK型DC-DC电路基本原理与结构- 介绍CUK型DC-DC电路的原理及工作过程- 分析CUK型DC-DC电路的组成部分及功能2. CUK型DC-DC电路关键参数计算- 讲解电压转换公式推导- 学习如何计算电路中的电感、电容等关键参数3. CUK型DC-DC电路性能分析- 研究不同负载条件下电路性能的变化- 分析电路效率、稳定性等性能指标4. CUK型DC-DC电路设计与实践- 学习电路设计方法，包括元件选型、电路布局等- 结合实验和仿真软件，进行电路性能测试与分析5. 教学内容的安排与进度- 第一周：基本原理与结构- 第二周：关键参数计算- 第三周：性能分析- 第四周：设计与实践教材章节关联：- 第一章：CUK型DC-DC电路基本原理- 第二章：DC-DC电路关键参数计算- 第三章：CUK型DC-DC电路性能分析- 第四章：CUK型DC-DC电路设计与实践教学内容遵循科学性和系统性原则，结合课程目标，制定详细的教学大纲，明确教学内容的安排和进度。
CUK斩波电路的设计
直流斩波电路（Cuk变换器）研究一、实验目的1．掌握Cuk升降压开关电路的基本原理与电路构造特点。
2．熟悉电路各部份的工作波形，掌握它们的基本调试方法。
3．掌握电流控制型脉宽调制器IC UC3842的应用方法。
二、实验线路及原理实验线路如图3-29所示图3-29 Cuk实验线路图Cuk电路是一种可升降压的直流变换器电路，它基本可看成是升压电路和降压电路相结合产生的一种开关电路，其电原理图如图3-30所示图3-30 Cuk主电路图简述原理如下：当0≤t≤t1时其等效电路如图3-31所示。
图3-31 V T导通等效图图3-32V T关断等效图晶体管V T导通，二极管D截止，假设这期间U d不变，电路是稳态，C1足够大，则电感L1中的电感电流I L11线性上升到I L12而电感L2的电流也从I L21线性上升到I L22当t1≤t≤t2时晶体管V T截止，二极管D导通，等效电路如图3-32所示。
此时电感L1中的电流I L12线性下降到I L11此时电感L1中的电流I L12线性下降到I L11而电感L2中的电流I L22也线性下降到I L21则有：根据上述的分析，我们可推导出，具体推导略，同学们可参考教材，它的控制采用UC3842电流型脉宽调制器，具体功能和概述请参看Booct电路实验相关部分。
三、实验内容1．电流控制型脉宽调制器IC UC3842的功能研究（1）输出PWM控制信号测试（2）电压反馈环功能测试（3）电流反馈环功能测试（4）工作频率的测试2．开环控制Cuk电路研究（1）主电路电感电流处于连续导通状态，各相关工作点波形的测量研究；（2）主电路电感电流处于断续导通状态，各相关工作点波形的测量研究；（3）改变工作频率的高低对电路工作的影响研究；（4）改变负载电阻大小对电路工作的影响研究；（5）改变主电路电感L的大小对电路工作的影响研究；（6）缓冲电路的作用研究；（7）占空比K和输出电压U0的函数关系研究。
32直流-直流降压变换器(BUCK变换器)
2、求Dp
I
U0 DPT L0
平均电流：
1 I ( D DP )T U0 1 2 I0 I ( D DP ) DPT ( D DP ) T 2 2 L0
16
3.2直流-直流降压变换器（BUCK变换器）（续10）
U0 Uo I0 DP T ( D DP ) 2 L0 Ro 2 Lo 2 D p DD P R0T
37
3.5直流升压-降压变换器（CUK变换器）（续3）
波形
1、两个电感上的电压是相等 的。 2、管子所承受的反压=输入 电压+输出电压=C1上的电 压。 3、管子所流过的电流=输入 电流+输出电流 4、C1充当了一个直流电源； 作用存储能量/使得前后两 级独立工作。
38
3.5直流升压-降压变换器（CUK变换器）（续4）
由（一）、（二）得：
I (U d U 0 )t1 U 0 (t2 t1 ) L L
t1 kT , t2 t1 (1 k )T
U 0 kU d
11
3.2直流-直流降压变换器（BUCK变换器）（续5）
若假定Buck电路为无损的， 则有
U d I U 0 I 0 kU d I 0
31
3.4直流降压升压变换器(Buck-Boost变换器)（续2）
三、主要波形
32
3.4直流降压升压变换器(Buck-Boost变换器)（续3）
四、参数计算
(一)、晶体管T导通工作模式 （0≤t≤t1=KT）
Ud L I 2 I1 I L t1 t1
I
U d t1 L
(二)、二极管D导通工作模式 （t1≤t≤t2=T）
基于Cuk变换器的开关电源设计
基于Cuk变换器的开关电源设计摘要：DC—DC变换器模块电源在各种电子设备中被广泛应用，随着电子设备功能越来越复杂，集成度越来越高，对DC．DC变换器也提出了更高的要求，需要在提供更大功率的同时，要求更小的体积、功耗和更高的稳定性。
本文是基于Cuk变换器的开关电源设计，首先对Cuk进行了详细的理论分析，对Cuk电路中的主要元件电压、电流波形进行计算，并由此推导出各个主要元器件的参数计算公式。
关键字：开关电源，Cuk电路.1.Cuk电路理论分析Cuk电路是1977年美国加州理工学院的Slobodan Cuk根据boost电路和buck电路的组合进行研究变换后得到的一个电路。
该电路只有一个开关，控制简单，导通比可大于0．5，在输入和输出之间由一电容传送能量，有利于减小体积，提高功率密度。
其输入输出电流均连续，开关电流被限制在变换器内部，因此产生的输出纹波和电磁干扰都比较小。
Cuk 电路在开通和截止的整个周期都能从输入向输出传输功率，所以效率比buck，boost等拓扑形式要高。
2. Cuk电路拓扑结构基本Cuk电路的结构如图2.1所示。
正常工作时，电容C是传递能量的主要元件。
当主开关S1截止时，续流二极管D导通，C被充电存储能量，C的充电电流和负载的续流电流同时流过D；s1导通时,D承受反压，C放电，为负载供电，电源电压直接加L1上，L1被充电储能，L1的充电电流和负载电流要同时流过S1。
当工作在连续的状态下，Cuk电路的输入电流和输出电流不是脉动的，而且增加电感Ll和L2的值．可以使交流纹波的值为任意的小。
同时可以看出，该电路结构对半导体元件的要求是相当高的。
电路的输入输出电压的关系如下：2.1 隔离式Cuk电路上面只是Cuk电路的基本拓扑，实际中还要求电源的原方和副方电气隔离。
所以必须对基本电路作如下修改，插入一个隔离变压器。
1．将C分成两个串联电容Cl和C2。
2．在cl和C2的连接点与输入电源的地之间接一个电感，若这个电感足够大，则从C1和C2的连接点流入电感的电流可以忽略。
cuk电路设计
cuk电路设计
Cuk电路是一种具有升降压功能的电源变换电路，可以看成是升压变换器和降压变换器的组合。
它保持了Boost变换器输入电流连续和Buck变换器输出电流连续的优点，因此兼具输出电压纹波小和对输入端电压波动适应性强的特点。
在设计Cuk电路时，需要考虑以下几个方面：
1.确定输入和输出电压范围：根据实际应用需求，确定输入和输出电压的范围，从而选择合适的元件参数。
2.选择电感器和二极管：根据电路的工作频率、功耗和最大电流等参数，选择适当的电感器和二极管。
3.设计储能电容：根据输入电压和输出电压的差值、最大电流和电路的工作频率等参数，设计合适的储能电容。
4.控制开关管的占空比：通过控制开关管的占空比，可以调节输出电压的大小。
需要根据实际需求，选择合适的控制策略。
5.考虑热设计：由于Cuk电路中存在开关管和二极管等发热元件，需要进行热设计，保证电路的正常工作。
6.仿真验证：通过仿真软件对电路进行仿真验证，确保电路能够正常工作，并符合设计要求。
总之，Cuk电路的设计需要综合考虑多个方面，包括电气、热、控制等。
同时，还需要不断优化和改进设计方案，以达到最佳的性能和效果。
BUCK变换器设计
BUCK变换器设计BUCK变换器设计报告⼀、BUCK变换器原理降压变换器（Buck Converter）就是将直流输⼊电压变换成相对低的平均直流输出电压。
它的特点是输出电压⽐输⼊的电压低，但输出电流⽐输⼊电流⾼。
它主要⽤于直流稳压电源。
⼆、BUCK主电路参数计算及器件选择1、BUCK变换器的设计⽅法利⽤MATLAB和PSPICE对设计电路进⾏设计，根据设计指标选取合适的主电路及主电路元件参数，建⽴仿真模型，并进⾏变换器开环性能的仿真，再选取合适的闭环控制器进⾏闭环控制系统的设计，⽐较开环闭环仿真模型的超调量、调节时间等，选取性能优良的模型进⾏电路搭建。
2、主电路的设计指标输⼊电压：标称直流48V，范围43~53V输出电压：直流24V，5A输出电压纹波：100mV电流纹波：0.25A开关频率：250kHz相位裕量：60°幅值裕量：10dB3、BUCK主电路主电路的相关参数：开关周期：T S=s f1=4×10-6s占空⽐：当输⼊电压为43V时，D max=0.55814当输⼊电压为53V时，D min=0.45283 输出电压：V O=24V 输出电流I O=5A纹波电流：Δi L=0.25A纹波电压：ΔV L=100mV电感量计算：由Δi L=2L v-V omax-in DT S得：L=L o max -in i 2v -V ΔD min T S=25.022453?-×0.4528×4×10-6=1.05×10-4H 电容量计算：由ΔV L =C i L 8ΔT S 得：C=L LV 8i ΔΔT S =1.0825.0?×4×10-6=1.25×10-6F ⽽实际中，考虑到能量存储以及输⼊和负载变化的影响，C 的取值⼀般要⼤于该计算值，故取值为120µF 。
实际中，电解电容⼀般都具有等效串联电阻，因此在选择的过程中要注意此电阻的⼤⼩对系统性能的影响。
BUCK BOOST电路原理分析
BUCK BOOST电路原理分析电源网讯Buck变换器：也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。
图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation脉宽调制)信号，信号周期为Ts，则信号频率为f=1/Ts，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff，占空比Dy= Ton/Ts。
Boost变换器：也称升压式变换器，是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。
开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。
电感Lf在输入侧，称为升压电感。
Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式Buck/Boost变换器：也称升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。
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。
Buck/Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式，开关管Q 也为PWM控制方式。
LDO的特点：① 非常低的输入输出电压差② 非常小的内部损耗③ 很小的温度漂移④ 很高的输出电压稳定度⑤ 很好的负载和线性调整率⑥ 很宽的工作温度范围⑦ 较宽的输入电压范围⑧ 外围电路非常简单，使用起来极为方便DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。
斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton(通用)，二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。
其具体的电路由以下几类：（1）Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压 U0小于输入电压Ui，极性相同。
（2）Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压 U0大于输入电压Ui，极性相同。
（3）Buck－Boost电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。
浅析CUK直直变换器
其它性能。
关键词
Ｃ Ｕ Ｋ直直 变换器 直直变换器 直流开关 电源 应用
文献 标 识 码 ： Ａ
中 图 分 类号 ： Ｔ Ｍ４ ６
电源是现代生活必需品， 衣食住行离不开 电源， 文化娱乐、 从而 保 证 了后 级变 换 器 的优 化 设计 ； 与此 同时 ， 四开 关 Ｂ ｕ ｃ ｋ ． 办公学习、 科 学研 究 、 国防 建 设 、 交 通 运输 都 离 不 了 电源 。计 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ变 换 器 的滤 波 工作 模 式 还 保 证 了 额 定输 入 电压 附近 效
１ ． １ 直 直 变换 器源 头
１ 直直变换器概述
两类， 前者输 出质量较高的直流 电， 后者输 出质量较高的交流 控制 的四开关单 电感Ｂ ｕ ｃ ｋ ． Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ 结构。 它是 由一个 同步 Ｂ ｕ ｃ ｋ ｏ ｏ ｓ ｔ电路 。此 电路 具 有 升 降 电 。开 关 电源 的 核 心 是 电力 电子变 换器 。电 力 电子 变 换 器 是 电 路通 过 电感 桥 接 到 一个 同步 Ｂ
通信 电源模块 的设计提出了很大的挑战， 尤其是宽输入范围。 电压 、 电流 ， 通过数字Ｐ Ｉ 算法来调节Ｐ Ｗ Ｍ 占空 比 即可 实 现 电 由于通信 电源模块大 多数时间工作在额定 电压下，因此保证 源 的 恒压 、恒 流 输 出和 恒 定 功 率 输 出 。 系统 外 接 了键 盘 和 液
把 原有 的 Ｂ ｕ ｃ ｋ电路 和 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ 电路 的续 流 二 极 管 用低 应 用 电 力 电子 器 件将 一种 电能 转变 为 另 一管代替， 利用其反向导电特性降低了导 的装置， 按转换 电能的种类 ， 可分为 四种类型： 直流． 直流变换 导通电阻的 ＭＯ
开关电源课程设计降压型转换电路
开关电源课程设计降压型转换电路
课程设计要求降压型转换电路，可以选择使用开关电源，其中的降压型转换电路可以选择使用开关稳压器或者降压型开关电源电路。
以下是一种可能的课程设计方案：
1. 设计目标：实现输入电压Vin（通常为交流电）降压到特定
的输出电压Vout。
2. 选择合适的开关电源拓扑结构和控制方式。
常见的开关电源拓扑结构包括：Buck（降压型）, Boost（升压型）, Buck-Boost（反搏控制型）等。
根据要求，我们选择Buck拓扑结构来实现降压转换。
3. 电压变换原理：Buck拓扑结构通过周期性地将输入电压
Vin与电感和开关元件（MOSFET或BJT）进行开关控制，从
而实现输出电压Vout的降压。
4. 具体电路设计：根据输入输出电压要求，选择合适的元件参数（如电感、电容、开关元件等），以及控制开关元件的电路（如PWM调制器）。
可以使用理论计算、电路仿真软件以及
实际的元器件测试来设计和调试电路。
5. 安全设计考虑：在电路设计中，需要注意过压、过流、短路、过温等保护措施，以确保电路的安全性和稳定性。
6. 性能评估和测试：通过实际测试，评估电路的输出稳定性、
效率、负载调整能力等指标。
7. 设计报告和展示：整理设计过程、电路图、仿真结果和实际测试结果，撰写设计报告，并进行设计成果的展示与讲解。
总之，该课程设计的目标是实现降压型转换电路，设计过程需要考虑选择合适的开关电源拓扑结构、元件参数和控制方式，同时保证电路的安全性和稳定性。
最后会进行性能评估和测试，并进行设计报告和展示。
CUK双向变换器
《开关电源的原理与设计》实验报告基于CUK的双向DC-DC变换器的仿真与研究一、引言随着科技和生产的发展,对双向直流不间断电源系统、航空电源系统等应用场合增加,DC/DC变换器的需求逐渐增多。
为了减轻系统的体积重量,节约成本,在电池的充放电,电动汽车,UPS 系统,太阳能发电系统,航空电源系统等场合,双向DC-DC变换器(Bi-directional DC-DC Convener) 获得了越来越广泛的应用。
双向直流变换器双象限运行,它的输入、输出电流的方向可以改变,在功率传输上相当于两个单向DC-DC变换器,是典型的“一机两用”设备,尤其在需求双向能量流动的应用场合可以大幅减轻系统的体积重量和成本,有着重要的研究价值。
二、双向直流变换器的原理双向DC-DC变换器构成和单向直流变换器类似,可通过对单向直流变换器适当的改造来实现.许多单向直流变换器都可通过将其中无源开关替换为有源开关而成为双向DC-DC变换器,将单向基本变换单元替换成双向基本变换单元。
一般只要将单向开关电源中开关管反并联二极管；在二极管上反并联开关管，在输入和输出端分别并联电容即可。
与传统的采用两套单向DC-DC变换器来达到能量双向传输的方案相比,双向DC-DC变换器应用同一个变换器来控制能量的双向传输,使用的总体器件数目小,且可以更加快速地进行两个方向功率变换的切换。
再者,在低压大电流场合,一般双向DC-DC变换器更有可能在现成的电路上使用同步整流器工作方式,有利于降低通态损耗。
总之,双向DC-DC变换器具有高效率、体积小、动态性能好和低成本等优势。
(下图为基本的4种拓扑图)三、CUK双向直流变换器的工作原理DC L1R图1 电能双向流动的CUK转换器电路1、电路的工作方式电流正向流动时（从左向右）：分为两个工作模式（1）、V1导通、V2关断时，L1充电，C1放电，C2向负载供电，L2充电，D1、D2截止。
（2）、V1、V2都关断时，L1放电，C1、C2充电，L2通过负载放电，D1截止，D2导通。
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电
源
学
报
总第 ４ ２期
降压 型 Ｃ ｋ变换 器结 构如 图 １ 示 ， 中 ， ， ｕ 所 其 为 储 能 电感 ， Ｔ为功 率 开关 管 ， 为续 流 二极 管 ， Ｄ
与此 同时 ，： 经 Ｄ续 流 而 向负 载 供 电 ， 也 ｉ 也 减小 ， 以 Ｌ 所 ２
△ ＝（ ｆ 暑＿ １ 观
（ ４ ）
容 都是理 想元 件， 其值 足 够大 ， 则在 一个 周期 内可 以
认 为 电容 电压 。 ， 恒定 不变 ，电感 电流 和 ｉ是 。 。
线性 变化 的 ， 稳态 时 电感 电压平均值 。 和
为 ０ 。
在 电流连 续模 式下 的稳态 分析 ： １ 当 ＝。ｔ （） 。 一 时 ， 关 管 Ｔ导 通 ， 开 二极 管 Ｄ截 止 ， 等效 电路如 图 ３
Ｑｆ
Ｄ＝
』ｏ
（） ８
＝ 一 。电流 Ｖ， 位的增量 ：
开 关 管 Ｔ和 二极 管 Ｄ在 截 止 时所 承 受 的 电压
Ｔ －ｏ Ｖ Ｖ。 ￣ ．
当
导通 。 等效 电路 如图 ４所示 ：
。
（ ２ 为 ） ：
： ： ： （） ９
输 入 电源 对 。 行充 电 ， 进 通过 的 电压 为
—
ｉ ｎ
。 ，
电流 线 性上 升 ， 因此
～ 。 电流 Ｖ。
由式 子 （ ） 到 ： ５得 Ｖ
由以上 推 导 可 知 ， 稳 态 运 行 时 ， 个 开 关 周 在 一 ｉ 的增量 ： 。
：
期 中 ，电感 ，： 电流增量 为零 ，磁 链 增量 为 的 Ｄ
ｄｔ
一 Ｖ， 。电流 ｉ 位的减 小量 ：
Ｃ 为传 输能 量 的耦合 电容 ， ０ ｃ 为滤 波 电容 。变换 器 输入 电压 为 ．输 出 电压 。 负载 提供能 量 。 ｍ ， 为
为 分 析稳 态特 性 ， 化 推 导公 式 的过 程 ， 如 简 作 下 几点 假定 ： 假设 开 关 管 Ｔ和 二极 管 Ｄ都 是 理想 元 件 ， 通 时压 降为 零 ， 止时 漏 电流 为零 。电感 、 导 截 电
能。
关键 词 ： 压 变 换 器 ； ｕ ｋ 降 压 型 Ｃ ｋ 效 率 ； 波 降 Ｂ ｃ； ｕ； 纹 中 图分 类 号 ： Ｍ４ Ｔ ６ 文 献 标 志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ５ ２ ０ （ ０ ２ ０ — ０ ３ ０ ２ ９ — ８ ５ ２ １ ）４ ０ ６ — ６
１
（） １
零． 电感两 端 电压 的平 均值 为零 。 对 于理 想 的 电路 来讲 ， 变换 器 的输 入功 率 要 等 于输 出功 率 。可得输 入输 出电流 比：
，
与此 同时 ， 中间电容 通过 开关 管 Ｔ向负载 尺 和 放 电 ， 充 电 ， 流 线 性 上 升 。 因 此 Ｌ 被 电 ：
摘 要 ： 统 降 压 Ｂ ｃ 电路 由于 输 入 电流 不 连 续 存 在 纹 波 大 、 率低 等 问 题 。 新 型 降 压 Ｃ ｋ电 路 则 可 以 很好 地 传 ｕｋ 效 ｕ 改善 这 些 问题 。先 对 降 压 型 Ｃｕ ｋ电路 的 工作 原 理 进 行 了详 细 的 分 析 和公 式 的推 导 ， 给 出 了 电感 和 电容 的 设计 ； 且 然 后 应 用 Ｐ ＰＣ Ｓ Ｉ Ｅ软 件 仿 真 对 比 了 降压 Ｃｕ ｋ电路 和 Ｂ ｃ ｕ ｋ电路 ； 最后 通 过 实验 验 证 了该 电路 降 压 变 换 的 优 良 电 气性
２ 降压 型 Ｃ ｋ电路 的工作原理 ｕ
入 。
／
Ｌ １ ｘ ｍａ
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图 ２ 电 流 连 续 时 波形 图
第 ４期
２１ ０ ２年 ７月
电
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学
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Ｎｏ． ４
Ｊ ｕ ｎ ｌｏｆＰｏｗｅ ｕ ｌ ｏ ｒ ａ ｒ Ｓ ｐｐ ｙ
Ｊ ｌ．０１ ｕｙ２ ２
直流降压型 Ｃ ｋ ｕ 开关变换器的设计分析
吴 智 星 ， 玉珍 ， 维 明 徐 林
（ 州大 学 电气工程 与 自动化 学院 ， 福 福建 福 州 ３ ０ ０ ） ５ １８
图 １ 降压 型 Ｃｕ ｋ电路 和 波 形 图
器 。该变 换器 是 由典 型 Ｃ ｋ电路 演变 而来 。在输 入 ｕ 和输 出端 均有 电感 。 因此 产 生 的输 入输 出电 流纹 波
和 电磁 干 扰都 比较小 ． 高 了降压 型 变换 器 的效 率 提 且输 入输 出电压具 有 同极性 。
（） ４可得 ： ３和（ ）
（ 一 ） ＋（ 一
一 ） １一 ）＝ ０（） （ ５
（ 一Ｖ） ｏＤ—Ｖ（ 一Ｄ ｏ １ ）＝０
消去 可 以得到 输入输 出电压 的关系
图 ３ 降 压 Ｃｕ ｋ开 关 导 逋 等 双 黾 蹯
Ｄ ＝ —Ｏ ｒ —
ｆ ６）
ｌ 引 言
目前 ，在 非 隔离 降压 型变 换 器 中 ， ｕ ｋ变换 器 Ｂｃ
由于 其结 构简 单 经 常用 于 降压 电路 中 。然 而 ， 输 其
入 的不 连 续 ， 能 导 致 电磁兼 容 问 题 ， 且 会 产 生 可 并
比较 高 的输 出 电压纹 波 ， 率较 低 。在 ２ ０ 效 ０ ８年 ， 提 出了另 外一 种 降压 型 变换 器［ Ｌ 降 压 型 Ｃ ｋ变换 ｕ
所 示
图 ４ 降 压 Ｃｕ ｋ开 关 截 止 等 效 电 路
令 ＝ ＋ ， 中 Ｄ＝ 其
， 态 运 行 时 ， 一 稳 在
个 周 期 中 ， ｉ 增 量 △ 叭等 于 其减 少 量 Ａ ， 的 ｉ ｉ
的增 量 △ 等 于 其减 少 量 △ ， 一联立 式 （） （）式 １和 ２、