Buck Boost Converter

DC-DC-Wandler werden auch als Choppers bezeichnet. Hier werden wir einen Blick darauf werfen Buck Boost-Konverter der je nach Einschaltdauer als DC-DC-Abwärtswandler oder DC-DC-Aufwärtswandler arbeiten kann, D.
Ein typischer Buck-Boost-Konverter ist unten dargestellt.

Buck Boost Konverter

Die Eingangsspannungsquelle ist an einen Festkörper angeschlossenZustandsgerät. Der zweite verwendete Schalter ist eine Diode. Die Diode ist umgekehrt zu der Richtung des Leistungsflusses von der Quelle an einen Kondensator und die Last angeschlossen, und beide sind wie in der Abbildung oben parallel geschaltet.

Der gesteuerte Schalter wird durch ein- und ausgeschaltetunter Verwendung der Pulsweitenmodulation (PWM). PWM kann zeitbasiert oder frequenzbasiert sein. Die frequenzbasierte Modulation hat Nachteile wie ein breiter Frequenzbereich, um die gewünschte Steuerung des Schalters zu erreichen, die wiederum die gewünschte Ausgangsspannung ergibt. Zeitbasierte Modulation wird hauptsächlich für DC-DC-Wandler verwendet. Es ist einfach zu konstruieren und zu verwenden. Die Frequenz bleibt bei dieser Art der PWM-Modulation konstant.
Das Buck Boost-Konverter hat zwei Betriebsarten. Der erste Modus ist, wenn der Schalter eingeschaltet ist und leitet.

Modus I: Schalter ist eingeschaltet, Diode ist ausgeschaltet

Buck Boost Konverter

Der Schalter ist eingeschaltet und stellt daher einen Kurzschluss darDiese Schaltung bietet im Idealfall einen Widerstand von Null gegen den Stromfluss. Wenn der Schalter eingeschaltet ist, fließt der gesamte Strom durch den Schalter und die Induktivität und zurück zur DC-Eingangsquelle. Der Induktor speichert die Ladung während der Zeit, in der der Schalter eingeschaltet ist, und wenn der Halbleiterschalter ausgeschaltet ist, kehrt sich die Polarität des Induktors um, so dass Strom durch die Last und durch die Diode und zurück zum Induktor fließt. Die Stromrichtung durch die Induktivität bleibt also gleich.

Nehmen wir an, der Schalter ist für eine Zeit T eingeschaltetAUF und ist für eine Zeit T ausgeschaltetAUS. Wir definieren den Zeitraum T als

und die Schaltfrequenz,

Lassen Sie uns jetzt einen anderen Begriff definieren, den Arbeitszyklus,

Lassen Sie uns das analysieren Buck Boost-Konverter im stationären Betrieb für diesen Modus mit KVL.

Da ist der Schalter für eine Zeit T geschlossenAUF = DT wir können sagen, dass Δt = DT ist.

Bei der Analyse des Buck-Boost-Konverters müssen wir dies berücksichtigen

  1. Der Induktorstrom ist konstant und dies wird durch Auswahl eines geeigneten Wertes von L ermöglicht.
  2. Der Induktorstrom steigt im stationären Zustand von a anWert mit einer positiven Steigung auf einen Maximalwert während des EIN-Zustands und fällt dann mit einer negativen Steigung auf den Anfangswert zurück. Daher ist die Nettoveränderung des Induktorstroms über einen vollständigen Zyklus gleich Null.

Modus II: Schalter ist AUS, Diode ist EIN

Buck Boost Konverter

In diesem Modus ist die Polarität der Induktivitätumgekehrt und die in der Induktivität gespeicherte Energie wird freigegeben und letztendlich im Lastwiderstand abgeführt. Dies hilft, den Stromfluss in der gleichen Richtung durch die Last zu halten und auch die Ausgangsspannung zu erhöhen, da die Induktivität jetzt auch als Induktor wirkt eine Quelle in Verbindung mit der Eingangsquelle. Für die Analyse behalten wir jedoch die ursprünglichen Konventionen bei, um die Schaltung mit KVL zu analysieren.

Lassen Sie uns jetzt die analysieren Buck Boost-Konverter im stationären Betrieb für Modus II mit KVL.


Da ist der Schalter eine Zeit lang offen
Wir können das sagen
.

Es wurde bereits festgestellt, dass die Nettoänderung des Induktorstroms über einen vollständigen Zyklus gleich Null ist.

Wir wissen, dass D zwischen 0 und 1 variiert. Wenn D> 0,5 ist, ist die Ausgangsspannung größer als die Eingabe. und wenn D <0,5 ist die Ausgabe kleiner als die Eingabe. Wenn jedoch D = 0,5 ist, ist die Ausgangsspannung gleich der Eingangsspannung.

EIN Schaltung eines Buck-Boost-Wandlers und seine Wellenformen werden unten gezeigt.
Die Induktivität L beträgt 50 mH und der C-Wert beträgt 100 µF und die ohmsche Last beträgt 50 Ω. Die Schaltfrequenz beträgt 1 kHz. Die Eingangsspannung beträgt 100 V DC und der Arbeitszyklus beträgt 0,5.

Schaltung des Buck-Boost-Wandlers

Spannungsverläufe des Buck-Boost-Wandlers

Die Spannungsverläufe sind wie oben gezeigt und die Stromverläufe sind in der folgenden Abbildung dargestellt.
Stromwellenformen des Buck-Boost-Wandlers

Bemerkungen
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