DCDC变换器-Cuk.ppt

Cuk变换器——例题 Cuk变换器——器件的选择 储能电容C1的选择 稳态时，toff期间流过储能电容C1中的电流为输入电流Ii，若要求电容两端电压纹波为△ UC1 * iL1 IL1 Io iC1 IL1=Ii IL11 IL12 △ IL1 Cuk变换器——器件的选择 输出滤波电容C2的选择 稳态时，流过输出滤波电容C2中的电流为流过电感L2的电流与输出电流之差，即 iC2=iL2-Io * △ UC2 vC2 -Uo io Io iC2 Cuk变换器——例题 例 Cuk变换器，输入电压48V，平均输出电压幅值为36V,负载电阻9Ω，能量传输电容的最大纹波电压0.5V，开关频率为64kHz。如果电感L1 =10mH， L2=1mH，C2=100uF。求： （1）占空比； （2）能量传输电容C1的值； （3） L1中的电流纹波峰峰值； * * * * * * * * * * * * * * Cuk变换器——工作原理 基本结构 VT：开关管 VD：续流二极管 L1,L2：储能电感 C1：传递能量的耦合电容 C2：滤波电容 * Cuk变换器——工作原理 模式1（0 ≤ t ≤ ton） 回路构成 电容C1上的电压使二极管VD反向偏置而截止 回路1:电源给电感L1充电，电感电流线性上升 回路2：电容C1 经VT,C2,RL, L2释放能量 ，并给C2 ,L2充电 * Cuk变换器——工作原理 模式1（0 ≤ t ≤ ton） 重要波形 * IL21 IL22 △ UC2 iL2 IL2=Io vC2 -Uo io Io iC2 UVT UC1 iL1 IL1 Io iC1 uVD UC1 IL1=Ii IL11 IL12 △ IL1 Cuk变换器——工作原理 模式1（0 ≤ t ≤ ton） 数量关系 由于电源充电，输入电感L1电流线性增长 由于电容C1放电，输出电感L2电流线性增长 * Cuk变换器——工作原理 * 模式2（ ton≤ t ≤ T） 回路构成 电感L1上的电压极性反向以维持电流连续，二极管VD正偏导通 回路1:电源电压与电感L1经过C1,VD向电容C1充电储能。 回路2：电感 L2经过VD向负载放电。 Cuk变换器——工作原理 * UVT UC1 iL1 IL1 Io iC1 uVD UC1 IL1=Ii IL11 IL12 △ IL1 IL21 IL22 △ UC2 iL2 IL2=Io vC2 -Uo io Io 模式2（ ton≤ t ≤ T） 重要波形 Cuk变换器——工作原理 * 模式2（ ton≤ t ≤ T） 数量关系 由于输入电感L1放电，电感电流线性减小 由于输出电感L2放电，电感电流也线性减小 Cuk变换器——工作原理 * 电压传输比计算 稳态工作时，电感电流纹波峰-峰值在ton和toff内的值相同 ton=DT toff=(1-D) T 输出电压Uo与输入电压Ui的极性相反 ton=DT toff=(1-D) T Cuk变换器——工作原理 * 电流传输比计算 根据能量守恒，电路输入能量等于输出能量 周期与各电量之间的关系 Cuk变换器——工作原理 电感电流纹波分析 * 输入电感L1 输出电感L2 Cuk变换器——工作原理 * 电容电压波动分析——C1上的电压 ton阶段：电容释放储能，平均放电电流等于平局输出电流Io。 toff阶段：电容充电储能，平均充电电流等于输入电流Ii 。 稳态下，能量传输电容的充电电流和放电电流分别与充、放电时间的乘积必然相等。 iL1 IL1 Io iC1 IL1=Ii IL11 IL12 △ IL1 Cuk变换器——工作原理 * 电容电压波动分析——C1上的电压 ton阶段 toff阶段 Cuk变换器——工作原理 * ton阶段：由C1充电储能 因为电容电荷平衡，一个开关周期内，输出电容充放电相同，平均电容电流 IC=0 电容电压波动分析——C2上的电压 toff阶段：配合电感L2为负载提供能量 Cuk变换器——工作原理 * 电容电压波动分析——C2上的电压 △ UC2 vC2 -Uo io Io iC2 Cuk变换器——电路特点 输入和输出电流均连续，减轻了EMI问题。 输出纹波电压和电流比Buck－Boost变换器要小得多 容性储能效率比感性储能效率高，使得滤波电感和能量传输电容都很小，变换器体积和重量都减小很多。 当元件值和输出标准一致时，Cuk变换器比传统的Buck－Boost变换器效率高很多。 * Cuk变换器——器件的选择 开关器件的选择 * 考虑到电路工作时的尖峰电流，浪涌电压等，开关器件的极限参数应满足 Cuk变换器——器件的选择 续流二极管的选