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Cuk 电源事理及工作过程解析_变换器_电流

admin 2025-01-18 08:10:23 0

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从Boost-Buck演进到Cuk

Cuk斩波电路也称Cuk变换器。
1980年旁边,美国加州理工学院Slobodan Cuk提出的对Buck/Boost改进的单管不隔离直流变换器,在输入输出端均有电感,可以显著减小输入和输出电流的脉动,输出电压的极性和输入电压相反,输出电压既可以低于也可以高于输入电压。
Cuk变换器可看做是Boost变换器和Buck变换器串联而成,合并了开关管。

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Boost-Buck电路演化成Cuk的过程

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(图片来自网络侵删)

在a)中,S1和S2是同步的,并且具有相同的占空比D。
可以算作S1和S2是同步的开关,则变成了b)。

通过许可输出电压是反极性的,则单刀双掷,演化成了c),两种开开关状态,c)和b)是一样的。

实际电路,把空想开关换成实际的开关管及二极管。

Cuk事情过程与事理

等效电路图如下:

开关Q1导通时,S合向B点,;开关Q1关断时,S合向A点,。

在该电路中,稳态时电容C2的电流在一个周期内的均匀值应为0,也便是其对韶光的积分为0,即:

当开关导通时,电容电流和韶光的乘积为;当开关断开时,电容电流和韶光的乘积为;

上面的公式可以得到:

从而可以得到:

因此,B点的电动势均匀值是:

(个中:Uc2为电容C2两端电压的均匀值)。

又由于电感L1的均匀电压为0,以是:

另一方面,A点的电势为:

且L2的电压均匀值为0,以是根据基尔霍夫电压定律,可以得到输出电压

于是可得到输出电压与电源电压的关系为:

该电路与升降压斩波电路比较,Cuk斩波电路有一个明显的优点,即其输入电源电流和输出负载电流都是连续的,且脉动很小,有利于对输入、输出进行滤波。

开关管Q为PWM掌握办法。
Cuk变换器有CCM和DCM两种事情办法,但不是指电感电流,而是指流过二极管的电流连续或断续。
在一个开关周期中开关管Q的截止韶光(1-Dy)Ts内,若二极管电流总是大于零,则为电流连续;若二极管电流在一段韶光内为零,则电流断续事情;若二极管电流在t=Ts时刚降为零,则为临界连续事情办法。

Cuk变换器中有两个电感,这两个电感之间可以没有耦合,也可以有耦合,耦合电感可进一步减少电流脉动量。

输入,输出极性相反开关管接地,驱动随意马虎可升降压输入输出均串联电感,纹波小

假设已经达到了平衡状态,事情情形如下:(由于处于平衡状态,以是任何储能元件,在开关断开和闭合的两个过程,一定是一个充能,一个放能)

Cuk的优缺陷

优点1、输入电源电流和输出负载电流都是连续的2、脉动很小,有利于对输入,输出进行滤波

缺陷:

1.Cuk电路须要两个电感和一个电容(不包括滤波电容),而buck和boost只须要一个电感。

2.Cuk电路输出的是负电压。

3.Cuk电路利用电容作为储能元件,供应的电流比较小。

这些特点决定了它不会很常用。

本文部分内容摘录自

《Cuk电路的建模与仿真》刘靖

《开关电源学习条记 Cuk变换器》Nydxss

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