DCDC变换器-CukPPT课件下载推荐.pptx

1、续流二极管 L1,L2：储能电感C1：传递能量的耦合电容 C2：滤波电容,1,Cuk变换器工作原理,模式1（0 t ton）回路构成,电容C1上的 电压使二极 管VD反向偏 置而截止,回路1:电源给电感L1充电，电感电流线性上升,回路2：电容C1 经VT,C2,RL,L2释 放能量，并给C2,L2充电,2,Cuk变换器工作原理,模式1（0 t ton）重要波形,IL21,IL22,U,C2,iL2,IL2=Io,vC2,-Uo,io,Io,iC2,U,VT,U,C1,iL1,IL,1,Io,iC1,D,uV,UC1,IL1=Ii,3,IL11,IL12,IL1,Cuk变换器工作原理,dt,to

2、n,ton,diI II,uL1 ui L L1 Ui L1 L12L11 L1 L1,模式1（0 t ton）数量关系,由于电源充电，输入电感L1电流线性增长,1,on,t,Ui,L IL1,由于电容C1放电，输出电 感L2电流线性增长,L 2C1o,C1,o22,onon,dt,tt,u u u L diL2,UU,LIL 22 IL 21 LIL 2,C1,o,on2 U,IL2,t L,U,4,Cuk变换器工作原理,模式2（ton t T）回路构成,电感L 上的电,1压极性反向以维持电流连续，二极管VD正偏导通,回路1:电源电压与电感L1经过C1,VD向电容C1充电储能。,回路2：电感

3、L2经过VD向负载放 电。,5,Cuk变换器工作原理,UVT,UC1,iL1,IL1,iC1 Io,u,VD,UC1,L1=Ii,IL11,IL12,IL1,IL21,IL22,UC2,i,L2,IL2=Io,vC2,-Uo,io,Io,模式2（ton t T）重要波形,6,Cuk变换器工作原理,1,C1,off,t,UL1 Ui U,L IL1,off,i,C1,1 U,IL1,t L,U,模式2（ton t T）数量关系,由于输入电感L1放电，电 感电流线性减小,由于输出电感L2放电，电感电流也线性减小,L2o2,off,t,U U LIL2,off2,o,U,t L IL2,7,Cuk变

4、换器工作原理,C1,U,1 D,o,U,DUi,1 D,电压传输比计算稳态工作时，电感电流纹波峰-峰值在ton和toff内的值相同,ton=DT,toff=（1-D）TUi,输出电压Uo与输入电压Ui的极性相反,1,1,L1,L,L,UC1）toff,I,Uiton,（Ui,2,2,L 2,L,L,I,（UC 2 Uo）ton,Uotoff,ton=DT,toff=（1-D）T,C1,D,U Uo,8,Cuk变换器工作原理,电流传输比计算根据能量守恒，电路输入能量等于输出能量,Ui Ii Uo Io,（DUi）Io,（1 D）,DIo,Ii,1 D,onoff,iiC1,iC1i,f,L1UC

5、1IL1,T 1 t t,L1IL1L1IL1,UU U,U（UU）,周期与各电量之间的关系,9,Cuk变换器工作原理,电感电流纹波分析,I iL1 iL2,1,1,L1,fL,L1,L,fL1,Ui D,UC1）toff,（Ui,（Ui UC1）（1 D）,I,Uiton,输入电感L1,输出电感L2,L2,10,L2,fL2,I,（UC 2 Uo）ton（UC 2 Uo）D,Uotoff,L2fL2 Uo（1 D）,Cuk变换器工作原理,电容电压波动分析C1上的电压,on,t阶段：电容释放储能，平均放,电电流等于平均输出电流Io。,t阶段：电容充电储能，平均,off充电电流等于输入电流Ii。

6、,稳态下传输,，能量,电容的充电电流和,放电电流,分,与充、,放电时间,积必,的乘,然相等。,iL1,IL1,Io,iC别1,IL1=Ii,IL11,IL12,11,IL1,Cuk变换器工作原理,0,0,1,1,1,C1,C1,o,C,C,C f,U,1ton i,dt 1ton I dt DIo,电容电压波动分析C1上的电压,0,1,1,1,C1,C1,i,toff i,C,C,C f,U 1（,dt）1（,toff I dt）（1 D）Ii,0,ton阶段,toff阶段,i,12,I DIo,1 D,Cuk变换器工作原理,ton阶段：由C1充电储能,因为电容电荷平衡，一个开关周期内，输出电

7、容充放电相 同，平均电容电流 IC=0,电容电压波动分析C2上的电压,toff阶段：配合电感L2为负载提供能量,13,Cuk变换器工作原理,电容电压波动分析C2上的电压,2,2,2,2,1,1,22,on,off 2,on,t,t,C 2,C 2,t,t,2 i,dt）,C,C,8C f,toff,t,U（,I1,I,（,2,dt）2,on,on2,UC2,vC2,-U,o,io,I,o,iC2,c 2,io,iL 2 ic 2,I,0 iL 2 ic 2,I,I,L 2o,14,Cuk变换器电路特点,15,输入和输出电流均连续，减轻了EMI问题。输出纹波电压和电流比BuckBoost变换器要

8、小得多容性储能效率比感性储能效率高，使得滤波电感和能 量传输电容都很小，变换器体积和重量都减小很多。当元件值和输出标准一致时，Cuk变换器比传统的BuckBoost变换器效率高很多。,Cuk变换器器件的选择,开关器件的选择,VT,i,o,UVT,UC1,U U U,Ui,UC1 1 D Ui Uo,考虑到电路工作时的尖峰,电流，浪涌电压等，开关器件,的极限参数应满足,VTmaxL max,I（1.5 2）I,UVTmax（2 3）（1.1Ui Uo）,VT,16,L1L 2,VT max,L1,L2,L1,L2,i i i,i（I I）（i i）/2,Cuk变换器器件的选择,续流二极管的选择,

9、UVD max UC1 Ui,Uo,IVD max（IL1 IL2）（iL1 iL2）/2,考虑到电路工作时的尖峰 电流，浪涌电压等，开关器件 的极限参数应满足,VDmaxL max,I（1.5 2）I,UVDmax（2 3）（1.1Ui Uo）,17,Cuk变换器器件的选择,2,L1,L,I IL1（1 20%）I,输入储能电感L1的选择流过电感L1的电流平均值等于输入电流平均值，即IL1=Ii为防止电感饱和，减小VT峰值电流、电压和损耗，选择电感满足以下条件,1,1,1,L1i,i,i,i,oo,on,io,L,U 2,U,t,I 0.4I Uiton,L Uiton,0.4I,L,0.4

10、 f（U U）I,oT,U U,18,Cuk变换器器件的选择,2,L2,o,I,IL2,（1 20%）I,输入储能电感L2的选择流过电感L2的电流平均值等于输出电流平均值，即IL2=Io为防止电感饱和，减小VT峰值电流、电压和损耗，选择电感满足以下条件,2,2,1,L 2,o,io,i,oo,on,io,L,UU,U,I 0.4I,Uotoff L Uotoff,0.4I,o,L,0.4 f（U U）I,t T oT,U U,21,Cuk变换器器件的选择,储能电容C1的选择稳态时，toff期间流过储能电容C1中的电流为输入电 流Ii，若要求电容两端电压纹波为 UC1,1,ii,C1C1C1,t

11、off,I U,U T,C I,i U,OO i,UiUC1（Ui UO）I U,OO,UC1 f（Ui UO）,I（1 D）I T ton,f UU,i,IL1,Io,iC1,L1IL1=Ii,IL11,IL12,IL1,0,1,1,1,C1,C1,i,toff i,C,C,C f,U 1（,dt）1（,toff I dt）（1 D）Ii,0,20,Cuk变换器器件的选择,输出滤波电容C2的选择稳态时，流过输出滤波电容C2中的电流为流过电感L2 的电流与输出电流之差，即iC2=iL2-Io,UC2,vC2,-U,o,io,Io,iC2,22,21,2,1,toff,t,C 2,C 2,C 2,C 2,iC 2dt）,C,C222,28C2 f0.4Io,ton 2,U（,1 1 T I2 I2,I2,C,Io8Uf8Uf20Uf,on,Cuk变换器例题,例Cuk变换器，输入电压 48 V，平均输出电 压幅值为 36 V，负载电阻 9，能量传输电容 的最大纹波电压 0.5 V，开关频率为 64 kHz。如 果电感L1=10mH，L2=1mH，C2=100uF。求：占空比；能量传输电容C1的值；L1中的电流纹波峰峰值；,22,Cuk变换器例题,23,