DC-DC变换器按功率开关电路的结构形式来分,可分为非隔离型(主电路中无高频变压器),隔离型(主电路中有高频变压器),以及具有软开关特性的谐振型等。非隔离型直流变换器,有三种基本的电路拓扑:降压(Buck)型,升压(Boost)型,反相(Buck-Boost即降压-升压)型,以下详细介绍Buck变换器。
1 Buck变换器电路构成
Buck变换器又称为降压电路,其基本拓扑如图1所示
当开关管关断时,二极管D导通,电感L两端电压差为-Uo(极性左负右正),电感电流线性下降至iLmin,减小量为
当电路处于稳态时,电感电流iL必然周期性的重复,开关管导通期间电感电流增加量与其关断期间电感电流减小量相等,即
整理得
上式表明,在输入电压恒定的情况下,要改变输出电压,可以通过改变占空比实现,输出平均电压总是小于输入平均电压。CCM模式下Buck变换器的电压增益为d。
3.2 Buck变换器的DCM工作模式
在电感较小,负载电阻较大,或者开关周期Ts较大时,当电感电流已下降至0,但是新的开关周期还未开始;在下一个开关周期中,电感电流从0开始线性增加,在一个开关周期中会出现电感电流线性增加、电感电流线性减小、电感闲置(电感电流保持为0)三种状态,等效电路图如图4所示,工作波形如图5所示。