对称驱动推挽 Boost 变换器的功率器件设计公式

合集下载

三大基本变换器公式详细推导过程

三大基本变换器公式详细推导过程

BUCK,BOOST,BUCK-BOOST公式详细的推导(ZVSZCS)首先要讲到电容的基本公式:电容器上所储存的电荷与施加于电容器上的电压成正比,有:q=CvC为比例常数,称为电容器的电容(capacitance),单位法拉(farad,F),电荷运动产生电流,用数学表示为i=dq/dt电流的单位为安培。

对q=Cv两边取微分得:i=Cdv/dt根据对偶原理得:v=Ldi/dt对于给定的时间增量或减量(v,i为常量,对于恒定的全部更改为大写的V,I)基本概念:对于一般方波功率变换,总有在开关导通器件施加一个恒定电压(Von),而在关断器件自动得到另一个恒定电压(极性相反,幅值为Voff),这将形成分段线性电流.其幅值为上面对偶的到的公式电流取一个变化量得:Von=L*△Ion/ton推导出△Ion=Von*ton/LVoff=L*△Ioff/toff推导出△Ioff=Voff*toff/L整体电流和电压波形可以重复,电路才工作于稳态。

(关键概念)即:开通和关闭期间电流的变化量必须相等(△Ion=△Ioff)即可得伏秒法则:Von*ton=Voff*toff以下的公式推导只针对于CCM变换器首先要几个基本公式:f为开关频率周期为T同时有T=1/f ton+toff=TD为占空比定义为ton/T即ton=D*TToff=T-ton=T-D*T=T*(1-D)BUCK变化器的基本原理图:Q导通时,不记其管压降,L上的电压为Vin-Vout记为电感电压VonQ关闭是,D导通,忽略二极管压降,即二极管对地是等电位的,L两端的电压为Vout,记为电感电压Voff,这时电压与输出电压同一极性。

根据伏秒定律:Von*ton=Voff*toff其中:Von=Vin-VoutVoff=Voutton=D*TToff=T*(1-D)代入上式得:(Vin-Vout)*D*T=Vout*T*(1-D)(Vin-Vout)*D=Vout*(1-D)(Vin-Vout)/Vout=(1-D)/D(Vin-Vout)/Vout+1=(1-D)/D+1通分得:(Vin-Vout+Vout)/Vout={(1-D)+D}/DVin/Vout=1/DD=Vout/VinBOOST基本原理图:Q导通时,不记其管压降,即Q对地是等电位的,L上的电压为Vin,记为电感电压Von Q关闭时,忽略D的压降,这时就一个节点就有Vin+Voff=Vout即Voff=Vout-Vin根据伏秒定律:Von*ton=Voff*toff其中:Von=VinVoff=Vout-Vinton=D*TToff=T*(1-D)代入上式得:Vin*D*T=(Vout-Vin)*T*(1-D)Vin*D=(Vout-Vin)*(1-D)Vin/(Vout-Vin)=(1-D)/DVin/(Vout-Vin)+1=(1-D)/D+1通分得:{Vin+Vout-Vin}/(Vout-Vin)={(1-D)+D}/DD=(Vout-Vin)/VoutBUCK-BOOST变换器基本原理:Q导通时,不记其管压降,同一个节点,L上的电压为Vin,记为电感电压VonQ关闭时,忽略D的压降,电感电压即输出电压,记为Voff=Vout,但是要注意这个电压于输入电压极性相反。

Boost变换器设计公式

Boost变换器设计公式

电流连续时Boost变换器设计公式Guojiyan,2013-3-9目录一.电流连续时Boost变换器设计公式 (3)1.原理图及曲线、波形 (3)1.1原理图 (3)1.2磁滞曲线和电流波形 (3)2.变换器的效率 (4)3.输入输出电压关系 (4)4.输出电容选择 (5)5.储能电感选择 (5)5.1 电感量选择 (5)5.2 电感峰值电流计算 (5)5.3 电感平均电流计算 (6)6.功率开关管的选择 (6)6.1功率开关管耐压选择 (6)6.2功率开关管损耗选择 (6)6.3功率开关管峰值电流选择 (6)7.二极管的选择 (6)7.1二极管耐压选择 (6)7.2二极管功率选择 (6)7.3二极管峰值电流选择 (6)一.电流连续时Boost变换器设计公式1.原理图及曲线、波形1.1原理图图1 Boost电路原理1.2磁滞曲线和电流波形电感铁心磁滞曲线如下:2.当1V 管导通时,功率开关管饱和压降为1V ,在截止期间,二极管1VD 压降为1V ,输入电流即电感电流在on t 期间流过开关管,在of f t 期间流过1VD ,这样内部损耗为:1⨯L I ,故效率为:1'⨯+==L o o oo i o I I V I V P P η (1) 由于offo L t TI I =(2), 解释:在一个周期内输出电荷等于开关关断时电感电流输出电荷 所以上式可改为:1'+=+==in inoffo o ioV V t T V V P P η (3) 这只是考虑变换器功率开关管直流损耗的情况,当考虑功率开关管在开关转换期间电压电流重叠的交流开关损耗,以及二极管反向恢复损耗时,可近似认为交流损耗与直流损耗相当,交流损耗也是1⨯L I ,这样效率近视为:222+=⨯+=⨯+=in inoffo o L o o oo V V t T V V I I V I V η (4) 此外还要考虑电感损耗和电容损耗。

张兴柱-功率器件设计公式

张兴柱-功率器件设计公式

张兴柱博士
张兴柱博士
Buckboost变换器的功率器件设计公式
Buckboost变换器的功率器件设计公式
张兴柱博士
三绕组去磁正激变换器的功率器件设计公式
张兴柱博士
二极管去磁双正激变换器的功率器件设计公式
张兴柱博士
张兴柱博士
张兴柱博士
张兴柱博士
张兴柱博士
张兴柱博士
对称驱动推挽正激变换器的功率器件设计公式
张兴柱博士
不对称驱动半桥变换器的功率器件设计公式
张兴柱博士
对称驱动推挽Boost变换器的功率器件设计公式
对称驱动推挽Boost变换器的功率器件设计公式
张兴柱博士
反激变换器的功率器件设计公式
反激变换器的功率器件设计公式
张兴柱博士。

Buck-Boost变换器

Buck-Boost变换器

目录摘要 (I)1 Buck/Boost变换器分析 (1)1.1 基本电路构成 (1)1.2 基本工作原理 (1)1.3 工作波形 (2)2 Buck/Boost变换器基本关系 (3)3 主要参数计算与选择 (5)3.1输入电压 (5)3.2负载电阻 (5)3.3占空比α (5)3.4电感L (5)3.5输出滤波电容C计算 (6)4 理论输入、输出电压表达式关系 (7)5 仿真电路与仿真结果分析 (8)5.1 buck/boost仿真电路图 (8)5.2线性稳压电源仿真 (8)5.3稳压电源波形图 (9)5.4升压时输出电压与电流波形 (10)5.5降压时输出电压与电流波形 (11)总结 (13)参考文献 (14)摘要随着世界的需求与电力电子的发展,高频开关电源凭借其低功耗等优点,得到了在计算机、通信和航天等领域的广泛应用。

其中功率变换电路对组成开关电源起重要作用。

功率变换电路是开关电源的核心部分,针对整流以后不同的直流电压功率变换电路有很多种拓扑结构,比如:Buck变换器拓扑、Boost变换器拓扑、Buck/Boost变换器拓扑、正激(反激)变换器拓扑......Buck/Boost变换器作为其中重要的一种,在开关电源的设计中当然也得到了很好的应用。

本课程设计即是基于Simulink对Buck/Boost变换器进行设计与仿真,并且将仿真得到的输入输出电压关系式与理论推导进行比较,从而验证其可行性。

关键字:电力电子开关电源 Simulink Buck/Boost变换器RBUCK/BOOST 变换器仿真1 Buck/Boost 变换器分析1.1 基本电路构成Buck/boost 变换器也称作升降压变压器,是一种输出电压即可高于又可低于输入电压的单管不隔离直流变换器。

但其输出电压与输入电压的极性相反。

所用元器件含有电感、电容、二极管、开关管等,与Buck 或Boost 变换器所用基本一致。

不同的是电感的位置不一样。

(完整word版)BOOST电路参数计算公式

(完整word版)BOOST电路参数计算公式

输出电容的选择和你的开关频率占空比还有纹波的要求有关,和电感量没有直接关系。

也就说没有所谓的搭配关系影响效率和MOS发热。

我感觉你的电感选小了,或者频率选低了。

电感选小了电感充电迅速完成,之后管子没有关断导致电感成了直流电阻负载,消耗电能并导致MOS发热.如果频率高的话可以缓解这种状况,但是增加电感量是根本。

再有Mos发热还跟你的开关时间有关系,就是说加在mos管G极的信号是不是很好的方波,因为mos从截至到饱和必须划过放大区,而放大区的结功耗要大的多。

所以要求换过放大区的时间越短越好,就要求信号的上升下降沿要足够陡峭。

而mos管本G极和与DS之间是由比较的结电容的.所以要求mos前面的电路要有一定的驱动能力.下面是从网上看到的一个计算用例。

你试一下。

已知参数:输入电压:12V ——— Vi输出电压:18V ———Vo输出电流:1A --- Io输出纹波:36mV —-- Vpp工作频率:100KHz -—— f************************************************************************1:占空比稳定工作时,每个开关周期,导通期间电感电流的增加等于关断期间电感电流的减少,即Vi*don/(f*L)=(Vo+Vd-Vi)*(1-don)/(f*L),整理后有don=(Vo+Vd-Vi)/(Vo+Vd),参数带入,don=0.5722:电感量先求每个开关周期内电感初始电流等于输出电流时的对应电感的电感量其值为Vi*(1—don)/(f*2*Io),参数带入,Lx=38。

5uH,deltaI=Vi*don/(L*f),参数带入,deltaI=1.1A当电感的电感量小于此值Lx时,输出纹波随电感量的增加变化较明显,当电感的电感量大于此值Lx时,输出纹波随电感量的增加几乎不再变小,由于增加电感量可以减小磁滞损耗,另外考虑输入波动等其他方面影响取L=60uH,deltaI=Vi*don/(L*f),参数带入,deltaI=0.72A,I1=Io/(1—don)—(1/2)*deltaI,I2= Io/(1-don)+(1/2)*deltaI,参数带入,I1=1。

boost计算公式

boost计算公式
800uH
0.760520232
电感量L
L=VOFF×(1-D)/rf IL =VON×D/rf IL
720uH
确立了r=2时的感量,则感量L↑, ↓ D不变 IL不变 r↓ Δ I↓ IIAC=Δ I/2
Δ I=V×Δ T/L 1.315789474A =VON×tON/L=VIN×TD/L=VIN×D/Lf =VOFF×tOFF/L=(Vo-VIN)(1-D)/Lf
验证
boost设计 最大输出功率Po: 效率η 输入功率Pin 最小输入电压Vin: 输出电压Vo 输出电流Io 开关频率F 电感在开关开启电压VON 电感在开关关闭电压VOFF 最大占空比D 电感的平均电流IL 书本计算
公式推导说明
IL不同,更接近 实际
备注(检验各项变化对其它的影响)
163.4W 85.00% 估算值 192.2352941W 100V (11.6~12.8)最小值设计 380V 兼容54.4~59.5 0.43A 70000Hz 185kHz 100V VON=VIN-VSW≈VIN 280V VOFF=Vo+VD-VIN≈Vo-VIN,
1.634A 直流电流IDC=IL=Io/(1-D) 1.922352941A 直流电流IDC=IL=Pin/(η *Vin)
电流纹波率r
r=Δ I/ IL =VON×D/Lf IL=VIN×D/Lf IL 0.805256716 =VOFF×(1-D)/Lf IL =(Vo-VIN)×(1-D)/Lf IL
0.657894737A
1.461988304A 0.730994152A
电感峰值电流Ipk
IPK=IDC+IAC=(1+r/2)×IDC 2.291894737A =(1+r/2)×IL =(1+r/2)×Io/(1-D)

Boost电路解析

Boost电路解析

管腳功能(續)
管腳功能(續)
13. SS(軟啟動)Vss在VVCC低的情況下放電﹒當使能 時﹐SS通過一個電流源給外部的電容充電﹒在開机時﹐此電 壓被用于電壓誤差信號﹐能使得PWM的脈寬慢慢張開﹒在 VVCC下降的時候﹐OVP/EN被迫拉到1.9V以下﹐SS快速放 電﹐關閉PWM﹒ 14. CT:(振荡定时电容)在CT和GND之间放置一个电容可以调 节PWM的振荡频率。依据是:f=0.6/(RTxCT),从振荡电容 到GND的路徑要尽可能的短和直。 15. VCC﹕在10V~17V的正常運作下需要至少20mA的電 流﹒VCC到GND要直接串接電容用來吸收電源電流的 SPIKE﹐以便給輸出MOSFET的柵極電容充電﹒如果VCC電壓 沒有上升到上限門坎或掉到了下限門坎﹐則芯片不會工作﹒
22.功率開關的選擇
對于任何開關電源的設計﹐都要權衡產品的性能﹐成 本和体積大小﹒選擇一個功率開關﹐去計算組成轉換器的几 顆元件在開關頻率下的轉換總損耗是有用的﹒轉換中的總損 耗是開關損耗和傳輸損耗的和﹒開關損耗由柵极電荷損 耗﹐Coss損耗﹐導通損耗和關斷損耗組成﹒
PGATE QGATE VGATE fs PCOSS PON 1 2 C OSS VOFF fs 2 1 POFF VOFF I L (t ON t OFF ) fs 2
8.BOOST变换器DCM稳态分析
由电感电压伏秒平衡原理有:
Vs D1Ts (Vo Vs) D2Ts
得:
Vo D1 D2 M Vs D2
DCM模式下,Boost变换器的稳态电压变比仍 永远大于1,但M不但与导通比D1有关,也与D2有 关,而D2取决于电路参数。
9.DCM主要参量的稳态波形

推挽式高频变压器设计

推挽式高频变压器设计

供一.电磁学计算公式推导:1.磁通量与磁通密度相关公式:Ф = B * S⑴Ф ----- 磁通(韦伯)B ----- 磁通密度(韦伯每平方米或高斯) 1韦伯每平方米=104高斯S ----- 磁路的截面积(平方米)磁通密度磁通密度是磁感应强度的一个别名。

垂直穿过单位面积的磁力线叫做磁通量密度,简称磁通密度,测量主机侧板底部磁通密度它从数量上反映磁力线的疏密程度。

磁场的强弱通常用磁感应强度“B”来表示,哪里磁场越强,哪里B的数值越大,磁力线就越密。

按照国际单位制磁感应强度的单位是特斯拉,其符号为T:磁感应强度还有一个过时的单位:高斯,其符号为G:1 T = 10000 G。

这个符号在技术设施中还广泛使用。

通常条形磁铁两极附近的磁感应强度大约是几十到几百高斯。

在处理与磁性有关问题时,除了要用到磁感应强度外,常常还要讨论穿过一块面积的磁力线数目,称做磁CPU附近磁通密度通量,简称磁通,有Φ 示。

磁通量的单位是韦伯,用Wb表示,以前还有麦克斯韦有Mx表示。

如果磁场中某处的磁感应强度为B,在该处有一块与磁通垂直的面,它的面积为S,则穿过它的磁通量就是Φ = BS式中磁感应强度B的单位是高斯(Gs);面积S的单位是平方厘米;磁通量的单位是麦克斯韦(Mx)。

磁通量的简介公式:Φ=BS,适用条件是B与S平面垂直。

当B与S存在夹角θ时,Φ=B*S*cosθ。

Φ读“fai”四声。

单位:在国际单位制中,磁通量的单位是韦伯,符号是Wb,1Wb=1T*m^2;=1V*S,是标量,但有正负,正负仅代表穿向。

意义:磁通量的意义可以用磁感线形象地加以说明.我们知道在同一磁场的图示中,磁感线越密的地方,也就是穿过单位面积的磁感线条数越多的地方,磁感应强度B 越大.因此,B越大,S越大,穿过这个面的磁感线条数就越多,磁通量就越大.B与S平面不垂直的情况磁通量通过某一平面的磁通量的大小,可以用通过这个平面的磁感线的条数的多少来形象地说明。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

其中: N = Vg min× η1 [ 2Vo × (1 − D max )] -- 无源开关 D1,D2:
max Id 1 ( peak ) =
Io max Io max Io max max max , Id , Id 1 ( ave) = 1 ( rms) = 2(1 − D max) 2 2 (1 − D max ) Io max Io max I o max max max , Id , Id 2 ( ave ) = 2 ( rms ) = 2(1 − D max ) 2 2 (1 − D max )
max Id 2 ( peak) =
max Vdmax Vo 1( peak ) = 2Vo , Vd 2( peak ) = 2
上述公式是稳态工作时,功率器件上的电压、电流应力。选择功率器件时,其电压耐量可放一个合 适的余量(保证最坏情况下的电压峰值不超过此值) ,电流耐量则得按器件的结温降额要求决定、它与 外部散热条件和器件的通态电阻、通态压降、结电容、反向恢复、结到壳的热阻等密切相关,是功率器 件热设计的内容,将在以后的栏目中介绍。
I smax 1( peak) =
I smax 2( peak ) =
Io max Io max 3 − 2D max Io max , I smax , I smax 1(ave) = 1( rms ) = 2 N (1 − D max) 4 N (1 − D max) 4N (1 − D max)
1
I o max I o max , I smax , I smax = 2( ave) = 2( rms ) 2 N (1 − D max) 4 N (1 − D max)
3 − 2D max I o max 4N (1 − D max)
max max Vds 1( peak ) = 2 NVo , Vds 2( peak ) = 2 NVo
对称驱动推挽 Boost 变换器的功率器件设计公式
对称驱动推挽 Boost 变换器的功率器件设计公式
张兴柱 博士 (1) :对称驱动推挽 Boost 变换器的电路图:
S1 D1 RC Vg L RL Vo C R
Np Np
Ns
S2
Ns D2
N= Np/ N s
(2) :对称驱动推挽 Boost 变换器的主要稳态规格: -- 输入电压范围: Vg = Vg min ~ Vg max ; -- 输出负载范围: Io = Io min ~ Io max ; -- 输出稳定电压: Vo ; -- 输出电压纹波: ∆Vo ; -- 功率级满载效率:η 1 (低限) , η 2 (高限) -- 开关频率: fs -- 最大占空比: D max ( 0.5 ~ 1 ), ( D min > 0.5 ) (3) :功率器件的稳态应力: -- 有源开关 S1,S2:
相关文档
最新文档