首先要講到電容的基本公式:
電容器上所儲存的電荷與施加于電容器上的電壓成正比,有:
q=Cv
C為比例常數(shù),稱為電容器的電容(capacitance),單位法拉(farad,F),電荷運動產(chǎn)生電流,用數(shù)學表示為i=dq/dt 電流的單位為安培。
對q=Cv兩邊取微分得:
i=Cdv/dt
根據(jù)對偶原理得:
v=Ldi/dt
對于給定的時間增量或減量(v,i為常量,對于恒定的全部更改為大寫的V,I)
基本概念:
對于一般方波功率變換,總有在開關(guān)導通器件施加一個恒定電壓(Von),而在關(guān)斷器件自動得到另一個恒定電壓(極性相反,幅值為Voff),這將形成分段線性電流.其幅值為上面對偶的到的公式
電流取一個變化量得:
Von=L*△Ion/ton 推導出△Ion= Von*ton/L
Voff=L*△Ioff/toff 推導出△Ioff= Voff*toff/L
整體電流和電壓波形可以重復,電路才工作于穩(wěn)態(tài)。(關(guān)鍵概念)
即:開通和關(guān)閉期間電流的變化量必須相等(△Ion=△Ioff)
即可得伏秒法則:Von* ton= Voff* toff
以下的公式推導只針對于CCM變換器
首先要幾個基本公式:
f為開關(guān)頻率
周期為T同時有T=1/f ton+ toff=T
D為占空比定義為ton /T 即ton=D*T
Toff=T- ton=T-D*T=T*(1-D)
BUCK變化器的基本原理圖:
Q導通時,不記其管壓降,L上的電壓為Vin-Vout 記為電感電壓Von
Q關(guān)閉是,D導通,忽略二極管壓降,即二極管對地是等電位的,L兩端的電壓為Vout ,記為電感電壓Voff,這時電壓與輸出電壓同一極性。
根據(jù)伏秒定律:
Von* ton= Voff* toff
其中:Von=Vin-Vout
Voff= Vout
ton=D*T
Toff=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}/D
Vin/ Vout = 1/D
D= Vout/ Vin
BOOST基本原理圖:
Q導通時,不記其管壓降,即Q對地是等電位的,L上的電壓為Vin, 記為電感電壓Von
Q關(guān)閉時,忽略D的壓降,這時就一個節(jié)點就有Vin+Voff=Vout 即Voff= Vout-Vin
根據(jù)伏秒定律:
Von* ton= Voff* toff
其中:Von=Vin
Voff= Vout- Vin
ton=D*T
Toff=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)/D
Vin/(Vout- Vin)+1=(1-D)/D+1
通分得:{Vin+ Vout- Vin }/(Vout- Vin)={(1-D)+D}/D
D= (Vout- Vin)/ Vout
BUCK-BOOST變換器基本原理:
Q導通時,不記其管壓降,同一個節(jié)點,L上的電壓為Vin, 記為電感電壓Von
Q關(guān)閉時,忽略D的壓降,電感電壓即輸出電壓,記為Voff= Vout,但是要注意這個電壓于輸入電壓極性相反。這也是個主要特征。
根據(jù)伏秒定律:
Von* ton= Voff* toff
其中:Von=Vin
Voff= Vout
ton=D*T
Toff=T*(1-D)
代入上式得:
Vin* D*T=Vout* T*(1-D)
Vin* D=Vout*(1-D)
Vin/ Vout = (1-D)/D
Vin/ Vout +1= (1-D)/D+1
通分得:
(Vin+ Vout )/ Vout = {(1-D)+D}/D
D= Vout/(Vin+ Vout )
附上文件: