Buck電路設(shè)計應(yīng)用

以下文章來源于電力電子技術(shù)應(yīng)用 ，作者elyjah

Buck 電路設(shè)計應(yīng)用

1.Buck 電路參數(shù)設(shè)計

Buck 變換器是一種輸出電壓低于輸入電壓的非隔離型直流變換器，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下所示。Buck 電路輸入與輸出電壓的關(guān)系式為Vout=DVin ，D為占空比。

圖1

Buck 電路的參數(shù)受輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、開關(guān)頻率等的影響。增加開關(guān)頻率、加大濾波電感和濾波電容可以減小輸出電壓紋波;同時增加開關(guān)頻率、加大濾波電感可以減小濾波電感電流紋波。

2.Buck 電路的數(shù)學(xué)模型

Buck 電路的交流小信號電路模型如圖2所示，具體推導(dǎo)過程在此不再詳細(xì)說明，有興趣的小伙伴歡迎咨詢探討。

圖2

開關(guān)電源的控制回路框圖如圖3所示，其中Gc1(s)、Gc2(s)分別為電壓環(huán)和電流環(huán)調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)，Gm(s)是載波的傳遞函數(shù)，Gvd(s)為開關(guān)管的輸入到輸出電壓的傳遞函數(shù)，Gid(s)為開關(guān)管輸入到輸出電流的傳遞函數(shù)。傳遞函數(shù)的具體計算過程在此不再詳細(xì)說明，有興趣的小伙伴歡迎咨詢探討。

圖3

3.Buck 電路仿真應(yīng)用

對于小功率場合，Buck 變換器一般可用于手機(jī)充電器，電腦適配器等;對于中大功率場合，Buck 變換器可用于超級電容充電儲能電池充電等。需要說明的是，Buck 電路只適用于單向充電多應(yīng)用于用電側(cè)。

上面利用 Matlab 搭建了車載超級電容的充電模型，充電裝置采用 Buck 模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)，其基本工作流程如下:

(1)恒流充電階段，此階段電容電壓低，以恒定大電流的方式進(jìn)行充電，可以實(shí)現(xiàn)超級電容的快充;

(2)恒壓限流充電階段，由于充電裝置功率的限制，當(dāng)電壓上升到一定階段時，要逐漸降低充電電流的大小，不僅可以避免充電裝置超負(fù)荷運(yùn)行，也可以對超級電容起到保護(hù)作用;

(3)恒壓涓流充電階段，此時電容電壓已達(dá)到充電目標(biāo)值,超級電容開始進(jìn)入浮充階段。

本文對 Buck 電路的設(shè)計應(yīng)用進(jìn)行了簡要概述，詳細(xì)設(shè)計過程不在此進(jìn)行過多說明。