Boost变换器稳态分析：CCM与DCM模式

"该文档是关于BOOST变换器的稳态分析，主要集中在连续导电模式（CCM）下的工作原理和特性。报告人是王同新，内容涵盖了BOOST变换器的电路拓扑、工作原理、主要参量的稳态波形、稳态电压变比分析以及在不连续导电模式（DCM）下的工作状态。" BOOST变换器是一种常见的电力电子变换器，其主要功能是将输入电压提升到高于输出电压，因此得名“升压变换器”。电路拓扑由一个开关元件（通常是晶体管）、一个二极管、一个电感和一个滤波电容组成。 在BOOST变换器的工作过程中，当晶体管导通时，输入电压Vs向电感L充电，同时负载电压Vo由电容C维持；当晶体管截止，二极管导通，电感释放之前存储的能量供给负载和电容。输出电压Vo与输入电压Vs之间的关系由导通比D（占空比）决定，即D = DTs/Ts，其中DTs是晶体管导通的时间，Ts是开关周期。 在CCM稳态分析中，电感电压伏秒平衡原理指出，电感两端电压乘以时间等于输入电压乘以导通时间，即Ts * D * Vs = (Ts - DTs) * Vo。简化后得到稳态电压变比公式：Vo / Vs = D / (1 - D) > 1，这意味着输出电压总是大于输入电压。 电感电流纹波是衡量变换器性能的重要指标，纹波峰值到平均值的差值为I PP = 2 * DTs * L * Vs / Ts，电流比I_out / I_in在理想效率为1的情况下等于D / (1 - D)。 在DCM模式下，当电感L小、负载电阻R大或开关频率fS低时，变换器会进入不连续导电模式。在这种情况下，电压变比不仅与导通比D1有关，还与另一个导通比D2相关，D2取决于电路的具体参数。 通过推导，可以得出D2与电路参数如电阻R、电感L和开关周期Ts之间的关系，进一步影响稳态电压变比M。在DCM模式下，电压变比M = (D1 + D2) / (1 - D1 * D2)，这里的D1和D2都是由电路参数决定的。 最后，文档对比了CCM和DCM模式下的稳态电压变比曲线，并给出了两种模式之间的临界条件，即电流I_s在开关周期内是否连续。 这份文档详细探讨了BOOST变换器在CCM和DCM模式下的稳态行为，提供了关键的理论分析和计算方法，对于理解和设计升压变换器具有重要价值。