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电感电流断续时Buck转换器的工作原理和基本关系

  《Buck降压式PWM DC/DC转换器[2]》如图给出了电感电流断续时的Buck降压式PWM DC/DC转换器的主要工作波形,此时有以下3种开关模式。

  (1)开关管V导通,电感电流iLf由零增加到最大值ILfmax;

  (2)开关管V关断,二极管D续流,电感电流iLf从ILfmax降到零;

  (3)开关管V和二极管D都关断(截止),在此期间电感电流iLf保持为零,负载由输出滤波电容Cf来供电。

  这3种工作状态对应的3种不同的等效电路结构《电感电流连续时Buck转换器的工作原理和基本关系》如图所示。

  在开关管V导通期间,电感电流iLf从零开始增加,其增加量△iLf为

  开关管V关断后,电感电流从ILfmax线性下降,在Tdis=Ton+T'off时刻下降到零,即

  式中,△Du=T'off/Ts,电感电流断续时△Du<(1-Du)。

  由式(3-21)和式(3-22)可以得到:

  式(3-23)可以改写成:

  如果电感电流连续,则△Du=1-Du,此时

  电感电流断续时,Buck PWM转换器的输出电流Io仍然等于电感电流的平均值,即

  式(3-25)表明,电感电流断续时,Uo/Ui不仅与占空比Du有关,而且与负载电流Io值的大小也有关。如果负载电流Io=0,则不论占空比Du多大,输出电压Uo必然等于输入电压Ui,即Uo=Ui。

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