Buck-Boost变换器原理.
16、buck-boost变换器DCM小信号建模
一、buck-boost 变换器原理图
VT
VD
Vo(t) Vc(t)
VL（t） L
CR
Vg（t）
+
二、分析
1、当 MOSFET 导通时
������ (������) = ������
������������ (������)
������ (������) = ������ ∗
= ������
������������
������������ (������) ������ =
7.2 ∗ 10 ������ + 300 ������ (������) = −
2.56 ∗ 10 ������ + 1.6 ∗ 10 ������ + 1.6 MATLAB 程序如下： >>num=-[7.2*10^(-3),-300]; >>den=[2.56*10^(-7),1.6*10^(-4),1.6]; >>figure(2);bode(num,den);grid; Bode 图如下：
������ ������������������
∗ ������ +1
+
������������
=
������
������ ∗ ������
������ ∗ ������
=
∗ ������ + ������������ ∗ (������������������ + 1) ������ ������������������ + ������������ + ������
buck-boost变换器工作原理
buck-boost变换器工作原理
Buck-boost变换器是一种电力转换装置，它可以将直流电压转换为不同的电压水平，从而实现电源的调整和控制。
它工作的原理基于开关电源的工作原理和能量储存原理。
Buck-boost变换器的基本结构包括开关管、电感、电容和控制电路。
工作原理如下：
1. 当输入电压高于输出电压时，开关管K1关闭，开关管K2打开。
此时，电感L和电容C组成的LC滤波回路开始储存能量。
电感L的磁场储存了电流的能量，电容C储存了电压的能量。
2. 在上述状态下，当开关管K1关闭时，由于电感的特性，电流不会突变。
电感L会释放储存的能量，电流会从电感流向负载。
3. 当电感释放能量时，负载上的电压会高于输入电压。
这样就实现了电压升高的功能。
4. 当输入电压低于输出电压时，开关管K1打开，开关管K2关闭。
此时，电容C充满了能量，而电感L则储存能量。
5. 在上述状态下，当开关管K1打开时，电感的磁场会继续储存能量。
电感释放能量，电流从电感流向负载。
6. 当电感释放能量时，负载上的电压会低于输入电压。
这样就实现了电压降低的功能。
通过不断地开关开关管K1和K2，Buck-boost变换器可以实现输入电压到输出电压的转换。
控制电路会根据输出电压的变化来控制开关管的状态，以实现稳定的输出电压。
总结起来，Buck-boost变换器通过周期性地储存和释放能量来实现对输入电压的调节，从而实现对输出电压的升高或降低。
这种转换过程是通过改变开关管的状态来控制的，通过控制电路实现对输出电压的稳定性控制。
buckboost双向变换器研究
Buck-Boost双向变换器研究Abstract：In the paper, research on a soft-switching bi-directional buck-boost converter is presented. The converter has 5 different operation modes when inductor current is different. The operation of three modes under the conditions that inductor current passes through zero is detailed. Analysis results reveal that under these three operation modes, the zero-voltage-switching of MOSFETs can be obtained, and the MOSFET body diodes can also be turned on and off naturally without reverse recovery problem. Finally a design example of a 48V/24V bi-directional buck-boost converter is presented. The appropriate choice of control loop parameters can make the converter stable at buck and boost operation modes respectively, and it testifies that the proposed soft-switching bi-directional buck-boost converter ispractical and feasible.Keyword：Converter; Bi-directional; Buck-Boost; Zero-voltage-switching1引言双向DC/DC变换器具有双向能量流能力，广泛应用于多电飞机高压直流配电系统[1]、蓄电池充/放电系统[2] [3]、UPS系统[4]、太阳能发电系统[5]，因此对双向DC/DC变换器的研究也越来越广泛和深入。
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。
三电平双向buck boost变换器工作原理
1. 引言随着能源需求的不断增长和环境保护的要求，电力系统的高效能与可再生能源的利用变得越来越重要。
双向变换器是一种关键的电力电子设备，用于实现电能的双向流动，可以将电能从一个电源转移到另一个负载，同时还可以将电能从负载反馈到电源。
三电平双向Buck-Boost（TBB）变换器是一种常见的双向变换器拓扑结构，具有高效能和高可靠性的特点。
本文将详细介绍TBB变换器的工作原理及其相关的基本原理。
2. TBB变换器的结构TBB变换器由两个互补的功率开关和两个电感组成。
其中，两个功率开关可以分别被称为高侧开关和低侧开关。
这两个开关可以通过PWM（脉宽调制）控制方式进行开关，从而实现电能的双向流动。
TBB变换器的拓扑结构如下图所示：在TBB变换器中，高侧开关和低侧开关可以通过PWM信号进行控制，实现不同的工作状态。
通过控制高侧开关和低侧开关的开关时间，可以实现电能的双向流动，并且能够实现电能的升压和降压功能。
3. TBB变换器的工作原理3.1 升压模式在TBB变换器的升压模式下，高侧开关和低侧开关的工作状态如下：•高侧开关：打开状态•低侧开关：关闭状态在这种工作状态下，电能从输入电压源流向电感L1，然后通过高侧开关，流向输出负载。
在这个过程中，电感L2起到储能的作用，通过储存电感L1中的能量，实现电能的升压功能。
当高侧开关打开时，电感L1中的电流开始增加，同时电感L2中的电流开始减小。
当高侧开关关闭时，电感L1中的电流开始减小，同时电感L2中的电流开始增加。
通过不断重复这个过程，可以实现电能的升压。
3.2 降压模式在TBB变换器的降压模式下，高侧开关和低侧开关的工作状态如下：•高侧开关：关闭状态•低侧开关：打开状态在这种工作状态下，电能从输入电压源流向电感L2，然后通过低侧开关，流向输出负载。
在这个过程中，电感L1起到储能的作用，通过储存电感L2中的能量，实现电能的降压功能。
当低侧开关打开时，电感L2中的电流开始增加，同时电感L1中的电流开始减小。
升降压电路原理分析
升降压电路原理分析本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.MarchBUCK BOOST电路原理分析电源网讯Buck变换器：也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。
图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation脉宽调制)信号，信号周期为Ts，则信号频率为f=1/Ts，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff，占空比Dy= Ton/Ts。
Boost变换器：也称升压式变换器，是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。
开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。
电感Lf在输入侧，称为升压电感。
Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式Buck/Boost变换器：也称升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。
Buck/Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。
Buck/Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式，开关管Q也为PWM控制方式。
LDO的特点：① 非常低的输入输出电压差② 非常小的内部损耗③ 很小的温度漂移④ 很高的输出电压稳定度⑤ 很好的负载和线性调整率⑥ 很宽的工作温度范围⑦ 较宽的输入电压范围⑧ 外围电路非常简单，使用起来极为方便DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。
斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton(通用)，二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。
其具体的电路由以下几类：（1）Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压 U0小于输入电压Ui，极性相同。
（2）Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压 U0大于输入电压Ui，极性相同。
升降压变换电路BuckBoost
工作原理：
T1、T4同时开关，T2、T3同时开关。
当T2、T3开通，而T1、T4关断时，电压Ud加在变压器原边， 副边一个二极管导通向负载传递能量。
当T1、T4开通，而T2、T3关断时，电压-Ud(负号表示同名 端相反)加在变压器原边，副边另一个二极管导通向负载 传递能量。
3.7 直流变换电路的PWM控制技术
UO
N2 N1
DUd
(3.6.2)
与降压变换器（Buck）的输入输出电压公式对 比，多了变压器的匝比。
为了满足磁通复位的要求，即开关管关断后，变 压器中的磁通能复位，该电路的占空比D不能超 过0.5。
3.6 带隔离变压器的直流变换器
3.6.3 推挽式变换器（属于正激式变换器）
图3.6.3 推挽式变换器电路
可求得输入输出电压关系为：
U 0 － 1 D D U d
(3.4.5)
上式中，D为占空比，负号表示输出与输入电压反相
当D=0.5时，U0=Ud； 当0.5<D<1时，U0>Ud，为升压变换； 当0≤D<0.5时，U0<Ud，为降压变换。
3.4 升降压变换电路
➢3）工作原理：（续）
➢ 采用前几节同样的分析方法可得临界电感值为：
输出纹波电压： 在Boost电路中，如果滤波电容C的容量足够大，则输出 电压U0被滤得非常平。然而实际中的电容不可能为无穷大， 所以直流输出电压总会有纹波成份。
电流连续时的输出电压纹波为
U 0 DTs U0 RC
上式表明通过选择合适的C值，可以限制输出纹波电压的大 小。
3.4 升降压变换电路
• 1) 概述：
• 直流变换电路的常用工作方式主要有两种：
• ① 脉冲频率调制(PFM)工作方式： 即维持ton不变，改变TS。一般很少采用。
《MATLAB工程应用》---升降压(Buck-Boost)变换器仿真一
《MATLAB工程应用》升降压（Buck-Boost）变换器仿真一、选题背景升降压变换器在目前各类智能电子设备中广泛运用，其效率高，静态电流小，高效，节能，便宜。
通过调节直流侧电源的占空比来进行升压与降压，当占空比为1/3，输出电压为10v时，为降压，当占空比为2/3，输出电压为40v时，为升压。
二、原理分析(设计理念)Buck变换器输出侧都带有滤波电容，但是严格地说，如果 Buck变换器的电感做得足够大，即使没有附加电容滤波器，也能减小负载电流纹波幅值，实际中加上一个输出滤波电容能使电感值做得小一些。
而 Boost变换器即使它的电感做得如何的大，输出电流总是脉动的，所以Boost变换器的输出电容是必需的。
将Buck变换器与Boost变换器二者的拓扑组合在一起，除去 Buck中的无源开关，除去Boost中的有源开关,便构成了一种新的变换器拓扑,如图所示,称为升降压(Buck-Boost)变换器。
它是由电压源、电流转换器、电压负载组成的一种拓扑，中间部分含有一级电感储能电流转换器。
它是一种输出电压既可以高于也可以低于输入电压的单管非隔离直流变换器。
Buck-Boost变换器和前二.者最大的不同就是输出电压Uo的极性和输入电压Us的极性相反，输入电流和输出电流都是脉动的，但是由于滤波电容的作用，负载电流应该是连续的。
三、过程论述Buck-Boost变换器仿真模型步长和算法设置降压时的输入脉冲设置升压时的输入脉冲设置电感L电容C和电阻R降压时输出波形升压是输出波形1.触发脉冲2.电感电压3.电感电流4.开关管电流5.二极管电流6.输出电压四、结果分析这个仿真中的降压和升压都是工作在电感电流连续的模式下，选择不同的开关占空比，Buck-Boost变换器的输出电压可以低于输入电压也可以高于输入电压。
仿真结果与理论计算不完全符合原因是半导体器件导通时存在管压降，会使输出电压小于理想情况。
器件的设置尽量使之接近理想，比如导通压降为O，导通电阻为很小，在本例中二极管和MOSFET的参数保持为缺省值，即二极管导通压降为0.8V.电路中的二极管存在导通压降和电阻,当电流流经二极管时,会产生电压降,但由于导通压降和二级管的电阻很小,所以影响有限,故仿真结果比理论值略小,平均电压基本与预期的电压等级相等。
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Buck变换器原理
Buck变换器又称降压变换器、串联开关稳压电源、三端开关型降压稳压器。
1.线路组成
图1（a）所示为由单刀双掷开关S、电感元件L和电容C组成的Buck变换器电路图。
图1(b)所示为由以占空比D工作的晶体管T r、二极管D1、电感L、电容C组成的Buck变换器电路图。
电路完成把直流电压V s转换成直流电压V o的功能。
图１Buck变换器电路
2.工作原理
当开关S在位置a时，有图2 (a)所示的电流流过电感线圈L，电流线性增加，在负载R上流过电流I o，两端输出电压V o，极性上正下负。
当i s>I o时，电容在充电状态。
这时二极管D1承受反向电压；经时间D1T s后（，t on为S在a位时间，T s是周期），当开关S在b位时，如图2（b）所示，由于线圈L中的磁场将改变线圈L两端的电压极性，以保持其电流i L不变。
负载R两端电压仍是上正下负。
在i L<I o时，电容处在放电状态，有利于维持I o、V o不变。
这时二极管D1，承受正向偏压为电流i L构成通路，故称D1为续流二极管。
由于变换器输出电压V o小于电源电压V s，故称它为降压变换器。
工作中输入电流is，在开关闭合时，i s>0，开关打开时，i s=0，故i s是脉动的，但输出电流I o，在L、D1、C作用下却是连续的，平稳的。
图２Buck变换器电路工作过程
Boost变换器
Boost变换器又称为升压变换器、并联开关电路、三端开关型升压稳压器。
1.线路组成
线路由开关S、电感L、电容C组成，如图1所示，完成把电压V s升压到V o的功能。
图１
2.工作原理
当开关S在位置a时，如图2(a)所示电流i L流过电感线圈L，电流线性增加，电能以磁能形式储在电感线圈L中。
此时，电容C放电，R上流过电流I o，R两端为输出电压V o，极性上正下负。
由于开关管导通，二极管阳极接V s负极，二极管承受反向电压，所以电容不能通过开关管放电。
开关S转换到位置b时，构成电路如2(b)所示，由于线圈L中的磁场将改变线圈L两端的电压极性，以保持i L不变。
这样线圈L磁能转化成的电压V L与电源V s串联，以高于V o电压向电容C、负载R供电。
高于V o时，电容有充电电流；等于V o时，充电电流为零；当V o有降压趋势时，电容向负载R放电，维持V o不变。
图２Boost变换器电路工作过程
由于V L+V s向负载R供电时，V o高于V s，故称它为升压变换器。
工作中输入电流i s=i L是连续的。
但流经二极管D1电流确实脉动的。
由于有C的存在，负载R上仍有稳定、连续的负载电流I o。