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关于Buck-Boost电源的计算实例

       Buck-Boost开关电源,又称为反极性电源,其和Buck以及Boost一起组成了开关电源的三种基本拓扑。Buck-Boost电源是隔离式反激电源的基本拓扑结构,而隔离式反激电源被广泛应用于汽车、工业等行业,因此有必要深入了解Buck-Boost的基本工作原理和分析过程,也为后面的反激电源设计和分析做一个铺垫。本文主要以Buck-Boost电源的实际计算实例分析其各个组成元器件的参数选型依据,计算书源文件附加文末,欢迎交流和学习。

       Buck-Boost 其组成结构等效于Buck和Boost电路的组合,因此即可以实现降压也可以实现升压。其工作原理框图如下:

      其工作原理为:当开关管导通时,流过电感的电流开始增加,电感开始储存能量,当开关管关断时,流过电感的电流开始减小,由于电感会产生阻碍电感电流的减小,因此电感两端电压反向,由上正下负变为下正上负,此时二极管由于承受正向电压而导通,电容开始出现下正上负的电压,电容开始储能,当开关管重新打开时,电容维持输出电压为一定值,为负载供电。

     下面对Buck-Boost电源的主要关键元器件选型进行计算:

一、技术参数 

      输入电压范围:9V-32V;

       输出电压:24V;

       输出功率:10W;

       电流纹波率:0.4;

       开关频率:200kHz 

二、电感参数计算

     根据伏秒平衡计算电感感量

     其中,电感开通两端电压为输入电压与开关管导通电压的差

     由此,电感感值为64.99uH,由于电感制造误差及温升等因素的影响,选择电感感量需要留有一定裕量,选择80uH电感

    根据选择电感感量可以得到电感电流最大值和输出电流及电感电流变化量的关系

   可得最恶劣输入电压下的电流波形

三、二极管电流参数计算

    开关管关断过程中,电感、输出电容和二极管构成一个回路,根据基尔霍夫定律可得,电感两端电压为二极管和输出电容两端电压的和,因此可得

   根据电感的伏秒平衡关系可得二极管在最恶劣输入电压下的电流波形

    四、开关管电流参数计算

       开关管只有在开通过程才会有电流流过,根据流过电感的电流和二极管电流关系可得流过开关管的电流波形。

   五、其他参数

      电压及温度等参数确定,需要结合实际计算下的最大额定值考虑一定裕量进行确定,一般考虑80%的裕量。

   结束语:关于Buck-Boost电路的实际应用相对前面的Buck和Boost电路而言要少,因此本次主要针对其基本的工作原理和关键元器件的选型计算进行分析说明,为后面进行反激电源的分析做一下铺垫,反激电源作为Buck-Boost电路的升级应用,是一种被广泛使用的电路拓扑,在设计反激电源时同样要比前面的三种基本拓扑存在更多需要注意的问题,尤其是隔离变压器的参数设计以及CCM和DCM的工作模式选取,其传递函数和环路补偿也和前面三种基本电源拓扑有很大的不同,下文将在本文关于Buck-Boost的基础上,深入分析反激电源的基本原理,结合实际项目设计,对隔离变压器参数设计、环路补偿等重点内容进行分析介绍,欢迎大家继续支持和关注。

    

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资料明细:Buck-Boost电源计算书.zip
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  • ttl560523 2022-04-22 10:39
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  • holyshit23 2022-04-11 19:20
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  • dy-PxcUZuD7 2022-02-08 11:55
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  • zgy_chenxin 2022-01-31 20:44
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