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這一篇文章給大家介紹一種升降壓(Buck-Boost)直流變換電路，喜歡的可以點(diǎn)擊收藏。升降壓(Buck-Boost)直流變換電路是通過調(diào)節(jié)開關(guān)管占空比的大小，占空比越小，輸出電壓越小；占空比越大，輸出電壓越大。通過這種方式可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓Uo高于輸入電壓Us，既起到電路升壓作用；也可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓Uo低于輸入電壓Us，既起到降壓作用。

通過閱讀前兩篇文章可以知道，降壓(Buck)直流變換電路的輸出側(cè)都帶有濾波電容(C)。如果電路中電感(L)足夠大，即使沒有濾波電容，也能減少負(fù)載電流的紋波幅值，因此加上一個(gè)輸出濾波電容可以使電感值做的小一些。相反，升壓(Boost)直流變換電路中，即使電感選取的足夠大，輸出電流總是有波動(dòng)，所以在該電路中，濾波電容是必須存在的。下面介紹一種新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1所示。

將Buck變換電路與Boost變換電路二者的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組合在一起，去掉Buck電路中的無源開關(guān)和Boost中的有源開關(guān)，便構(gòu)成了一種新的變換電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)——升降壓(Buck-Boost)直流變換電路。它由電壓源Us、電流轉(zhuǎn)換器、電壓負(fù)載組成，其中，中間部分含有一級電感儲(chǔ)能電流轉(zhuǎn)換器。Buck-Boost直流變換電路是一種輸出電壓既可以高于也可以低于輸入電壓的單管非隔離直流變換電路；它與前兩篇文章介紹的降壓(Buck)、升壓(Boost)電路有著很大不同，既：輸出電壓Uo的極性和輸入電壓Us的極性是相反的，輸出電流和輸入電流都是脈動(dòng)的，但由于有濾波電容的存在，負(fù)載電流又是連續(xù)的。

Buck-Boost直流變換電路工作時(shí)同樣存在三種工作模式：電感電流連續(xù)、電感電流斷續(xù)、電感電流臨界連續(xù)三種工作模型。當(dāng)電感電流連續(xù)時(shí)，Buck-Boost電路分為開關(guān)管T導(dǎo)通和開關(guān)管T截止兩種工況，如圖2和圖3所示。

為了方便分析升壓電路的穩(wěn)態(tài)特性，簡化推導(dǎo)公式過程，做出如下假設(shè)：

1）開關(guān)管、二極管均是理想器件，即不考慮導(dǎo)通時(shí)的管壓降、可以瞬時(shí)導(dǎo)通或瞬時(shí)截止，且截止時(shí)不產(chǎn)生漏電流。

2）電感、電容是理想元件。電感工作在線性區(qū)而沒有飽和，寄生電阻為0，電容的等效串聯(lián)電阻也為0。

3）輸出電壓中的紋波電壓與輸出電壓的比值很小，可以近視忽略。

一、Buck-Boost變換電路中電感電流連續(xù)模式

① 開關(guān)管T導(dǎo)通后，二極管D承受反向電壓截止，輸入電壓Us加在電感(L)兩端，極性上正下負(fù)，電感電流儲(chǔ)能增加。電感電流的增加量為

② 開關(guān)管T截止后，電感電流減少，電感線圈產(chǎn)生自感反向電動(dòng)勢，為上負(fù)下正，二極管D承受正向電壓導(dǎo)通，電感通過二極管對電容充電，電容儲(chǔ)能，以備開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)對負(fù)載放電維持負(fù)載輸出Uo電壓不變。在此過程中，電感電流減少量為

因?yàn)樵谡麄€(gè)開關(guān)周期內(nèi)，電感電流的增加量=電感電流的減少量，既有

通過化簡可得電壓增益

其中，占空比0<D<1。

分析：當(dāng)占空比D=1，輸出電壓Uo等于輸入電壓Us；

當(dāng)占空比D<0.5，輸出電壓Uo小于輸入電壓Us，實(shí)為降壓器；

當(dāng)占空比D>0.5,輸出電壓Uo大于輸入電壓Us，實(shí)為升壓器。

二、Buck-Boost變換電中電感電流不連續(xù)模式

（由于在設(shè)計(jì)過程中不參與電感值、電容值的計(jì)算，在此不做過多介紹，感興趣的小伙伴們可以自己看一下書籍哦）

三、Buck-Boost變換電中電感電流臨界連續(xù)模式

這里主要計(jì)算電路中電感值的大小，和前兩篇文章講到的降壓(Buck)電路、升壓(Boost)電路的分析方法一樣，大家可以參考我前期的文章，有詳細(xì)說明。這里直接給出臨界電感公式

需說明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，電感的實(shí)際值一般取電感臨界值的1.2-1.3倍。

四、紋波電壓與電容值的計(jì)算

Buck-Boost直流變換電路在電感電流連續(xù)模式下，紋波電壓要求為detaUo，則輸出測濾波電容的值為

這和Boost變換電路中是一樣的，感興趣的可以自己參考下前期文章。

五、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

下面舉一個(gè)例子，驗(yàn)證Buck-Boost直流變換電路設(shè)計(jì)的正確性。

技術(shù)指標(biāo)：輸入電壓Us=20V;輸出電壓10到40V；要求紋波電壓0.2%Uo;開關(guān)管選擇IGBT，開關(guān)頻率10kHz；負(fù)載10歐。

①：輸出電壓為10V的電路參數(shù)

②：輸出電壓為40V的電路參數(shù)

根據(jù)上面的計(jì)算，選取電感值L=4.3333e-4H；電容值C=0.0033F。

③：搭建仿真電路圖與仿真結(jié)果

輸出電壓10V

輸出電壓40V

升降壓直流變換電路的設(shè)計(jì)過程你學(xué)會(huì)了？歡迎評論區(qū)留言！