BuckBoost电路的开关损耗分析.pdf

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电力传动与控制课程设计任务书
2017－2018学年 第一学期 第 12 周－14 周
题目 Buck/Boost 电路的开关损耗分析
内容及要求：
Buck/Boost 电路的开关损耗分析。
进度安排
1、电路分析
2、电路设计
3、实验、仿真
4、实验分析
学生姓名：孔剑、刘隆鑫、刘星
指导时间：- 指导地点： f 楼
308室
任 务 2017年 11 月 10 日 任务完成 2017年 11 月 30 日
下达
考 核 □ □ □ □
方式
指 导 李俊 系（部）主任 王长坤
教师
注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份
备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
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目录
1、概述 ........................................ 2
2 主电路拓扑和控制方式 ........................ 3
Buck/Boost主电路的构成 ................. 3
电感电流连续时的工作原理及基本关系 ...... 4
3、 主电路参数的计算 ............................. 7
4、 MATLAB仿真 ................................... 8
5、Buck/Boost 电路的开关损耗分析 .................. 9
6、结论 .......................................... 9
7、心得 ......................................... 10













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1、概述
直流-直流变流电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流
电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。其中，直接直流变流电路又叫
斩 波 电 路 ， 它 包 括 降 压 斩 波 电 路 （ Buck Chopper）、 升 压 斩 波 电 路
（Boost Chopper)、升降压斩波电路（Buck/Boost）、Cuk斩波电路、Sepic 斩
波电路和Zeta 斩波电路共六种基本斩波电路。Buck/Boost升降压斩波电路同时
具有 Buck斩波电路和Boost 斩波电路的特点，能对直流电直接进行降压或者升
压变换，应用广泛。本文将对Buck/Boost升降压斩波电路进行详细的分析。

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2 主电路拓扑和控制方式

Buck/Boost主电路的构成

Buck/Boost变换器的主电路与Buck或 Boost变换器所用元器件相同，也由
开关管、二极管、电感、电容等构成，如图1 所示。与Buck和 Boost 不同的是
电感 L 在中间，不在输出端也不在输入端，且输出电压极性与输入电压极性相反。
开关管也采用 PWM控制方式。 Buck/Boost 变换器也由电感电流连续和断续两种
工作方式，但在实际应用中，往往要求电流不断续，即电流连续，当电路中电感
值足够大时， 就能使得电路工作在电流连续的状态下。 因此为了分析方便， 现假
设电感足够大，则在一个周期内电流连续。

图 1 Buck/Boost 主电路结构图
电流连续时有两个开关模态，即 V导通时的模态 1，等效电路见图 2（a）；V
关断时的模态 2，等效电路见图 2（b）

（a）V导通
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（b）V关断， VD续流
图 2 Buck/Boost 不同模态等效电路
电感电流连续时的工作原理及基本关系

电感电流连续工作时的工作主要波形见图3。




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图 3 电感电流连续时的主要波形
为了方便分析， 假设电感、电容的值足够大， 并且忽略电感的寄生电容。 电
感电流连续工作时， Buck/Boost 变换器有 V导通和 V关断两种工作模态。 在
模态 1[0 ～ton] ：
t=0 时，V导通，电源电压 E 加在电感 L 上，电感电流线性增长， 二极管 VD截止，
负载电流有电容 C提供：

t=ton 时，电感电流增大到最大值 iLmax ，V关断。在 V导通期间电感电流增加
量ΔiL 为

在模态 2[ton ～T] ：
t=ton 时，V关断，VD续流，电感 L储存的能量转换为负载功率并给电容 C充电 ，
iL 在输出电压 Uo的作用下下降：

t=T 时，iL 减小到最小值 iLmin ，在 ton~T 期间 iL 的减小量为Δ iL 为

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此后，V又导通，转入下一个工作周期。由此可见， Buck/Boost 变换器的能量转
换有两个过程： 第一个是 V开通 L 储存能量的过程， 第二个是电感能量向负载和
电容 C转移的过程。
稳态工作时， V导通期间 iL 增长量应等于 V关断期间 iL 的减少量，或一个
工作周期内作用在电感 L 上电压的伏秒面积为零，有
（2-1 ）
由式（ 2-1 ）知，若α = ，则 Uo=E ；若α < ，则 Uo<E ；若α > ，则 Uo>E 。
若不计变压器损耗，则输入电流平均值 Ii 和输出电流的平均值 Io 之比为
（2-2 ）
开关管 V截止时， 加于集电极和发射极间电压为输入电压与输出电压之和， 这也
是二极管 VD 截止时所承受的电压