Re: [問題] buck converter 原理

[cebelas (DD_cebelas)]

※ 引述《carpo5279 (carpo5279)》之銘言：
: http://ppt.cc/I2xF
: 想了解波型為什麼是那樣，我在網上找原理的時候，上面都沒有詳細說明波型。
: 主要是我用以前電容電感的觀念去看波型，完全都跟我想的不一樣
: 先看開關閉合的時候
: 1.
: 電容充電，電容上電流不是應該越來越小？充飽後開路電流為0這樣吧
: 為何是上升曲線，而且不是指數曲線。
: 他在這期間為何會有兩個不同方向的電流？
: 2.
: 電感的電壓跟電流，我的想法是閉合瞬間會有反電動勢，一開始電流為0，
: 隨者反電動勢越來越小電流開始慢慢上升。
: 可是他這邊VL的電壓是定值，VL是定值，IL為何會變化？
: 3.
: VO也不懂，因為好像跟電容有關係，那部分就不懂了。
: 無法理解。

首先  這是穩態分析 整個電路分析是based on 穩態的假設:

1.輸出電壓 Vo 幾為定值<Vg 在某些課本上會看到直接把電路輸出端等校成一個電池(Vo)

  以及loader R可以model成一個定電流源(抽載的概念)

2.穩態 => 波形週期性重複出現

  在這樣的前提下可以推導出 伏特-秒平衡(電桿) 跟 安培-秒平衡(電容)

  數學上就是電桿的電壓積分一個週期會為零 電容的電流積分一個週期會為零

  利用電桿跟電容的公式就可以導出  自己去導導看唄


3.這是CCM(電桿電流連續導通模式下:也就是電桿電流最低值>0)的分析


然後電路的分析:

1.MOS導通時(DT內的時間) 二極體逆偏截止  電路等效成b圖

  VL(電桿電壓) = Vg - Vo , 由VL = diL/dt => diL = VL * dt

  VL為一定值 因此積分後電桿電流向上線性充能

2.MOS截止時((1-D)T內的時間) 由於CCM模式下電桿電流不能瞬間掉到0

  且根據冷次定律此時電桿的電壓極性反向 飛輪二極體導通 電路等效成c圖

  VL = -Vo , 電桿電流向下線性釋能

3.之後的動作週期性重複:

  根據伏秒平衡 : 電桿電壓積分 = 0 也就是圖d中第一張圖中一個周期內

  上下面積相同 => (Vg - Vo)* DT = Vo * (1 - D) * T => Vo = D * Vg

4.電容上面的電壓我們在前面分析時假設他為定值:

  但實際上他會是一個定值加上一小點擾動量 這個我待會用訊號的觀點來解釋

  這個擾動量需要用Q = CV = it來算 因此Q = C * dVc = ic * dt

  即電容的電流波形中半個週期的積分面積就是電荷量

  又ic = iL - Io = iL - Vo/R(定值) 所以可以把電容電流看成電桿電流往下shift

  一個電流準位  之後就可以用上面的公式得到擾動量dVo

  這個擾動量的概念可以從訊號分析的觀點來看 Buck converter 可以等效為兩個部分

  前面的Vg , MOS開關 , 二極體(被動開關) => 將直流電壓切換成方波

  後面即為LC二階濾波電路 因此從訊號的角度來觀察 方波可以用傅立葉拆成很多項

  經過LC濾波後 會留下DC項(平均值 = D * Vg) 以及後面很多諧波項的總和(擾動)

  所以會有d圖中電容電壓波型的那個現象


這樣的分析有回答到你的那三個問題嗎?

基本上剛入門還是去找本電力電子的書來看唄~ (Fundamental of Power Electronics)






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推 carpo5279: 謝謝你喔，我在研揪一下好了。
推 pikachu2005: 推
推 yuping: 推
推 r30385: 推
推 yugi2567: coursera上有大濕教電力電子
→ yugi2567: ~ (Fundamental of Power Electronics)
→ yugi2567: 是這本書的作者 用心找還可以找到很多他建的matlab simu
→ yugi2567: link model 做控制很好用
→ cebelas: 樓上說的是Ericson大師嗎
推 yugi2567: 沒錯！
推 yugi2567: 根本像私人家教 我還逼著我們夜市大學的研一看然後交ass
→ yugi2567: ignment
推 phakeQQQ: 樓上斷句位置害我嚇一跳
推 yugi2567: 交Ass也真恐怖