Buck-Boost变换器工作原理与电感电流连续模式分析

"该资源主要介绍了48瓦(Buck-Boost)电路的设计与仿真验证，重点关注在电感电流连续状态下的工作模式。" 在Buck-Boost电路设计中，这种电路结构能够实现输出电压既可以低于也可以高于输入电压，适用于各种电源变换需求。其核心组成部分包括开关管、二极管、电感和电容。不同于传统的Buck或Boost变换器，电感Lf位于电路的中间位置，导致输出电压极性与输入电压相反。开关管通过脉宽调制(PWM)进行控制，以实现对输出电压的精确调整。 在电感电流连续工作模式下，Buck-Boost变换器经历两个主要工作阶段。第一阶段（开关模态1）是从开关管Q导通开始，当t=0时，电源电压Vin施加于电感Lf，电流I_L线性增加，二极管D反向截止，负载电流由电容Cf维持。在开关管Q导通的时刻ton，电感电流达到最大值I_L_max。电感电流在Q导通期间的增加量ΔI_L1可由公式(2-4)计算。 第二阶段（开关模态2）从Q关断开始，电感开始释放存储的能量，二极管D反向导通，为负载和电容Cf提供电流，电感电流在输出电压Vo的影响下线性下降，直到t=T时，电感电流达到最小值I_L_min。电感电流在Q关断期间的减少量ΔI_L2由公式(2-7)给出。 在稳态工作条件下，能量转换的两个过程——Q开通时电感储能和Q关断时电感能量向负载和电容转移——应该保持平衡，即电感上电压的伏秒面积为零，这对应于公式(2-8)。根据这个关系，可以推断出输出电压Vo与输入电压Vin之间的关系。如果占空比Dy=0.5，输出电压Vo等于输入电压Vin；Dy小于0.5时，Vo小于Vin；反之，Dy大于0.5时，Vo大于Vin。 此外，变换器的输入电流平均值Ii和输出电流平均值Io之间的比例关系由公式(2-9)给出，这在无损耗的理想情况下成立。在实际应用中，考虑到开关损耗和其他损耗，设计时需要对这些因素进行补偿以确保效率和稳定性。 Buck-Boost电路设计的关键在于理解和掌握电感电流连续工作模式下的工作原理，以及如何通过调整开关管的占空比来控制输出电压。仿真验证是设计过程中必不可少的步骤，它可以帮助设计师评估电路性能，优化参数设置，并确保在实际应用中的稳定性和效率。