PWM DC/DC转换器的工作原理

　　以Buck PWM DC/DC转换器为例，来介绍PWM DC/DC转换器的工作原理。

　　Buck PWM DC/DC转换器在连续导电模式（COM）时的工作原理，可以用如图2（a）来说明：在一个开关周期内，开关管的开关过程将直流输入电压u进行斩波，形成脉冲宽度为TON的方波（Ton为开关管导通时间）。当开关管导通时，二极管关断，输入端直流电源Ui将功率传送到负

　　载，并使电感储能（电感电流上升）；当开关管关断时9二极管导通续流，电感上储存的能量向负载释放（电感电流下降）。在一个开关周期内，电感电流的平均值等于负载电流r。（忽略滤波电容C的ESR）。用同样的方法可以分析Boost，Buck－BccGt PWM BC／DC转换器的工作原理。

　　下面推导工作在CCM模式的PWM DC／DC转换器的输出／输人电压转换比1J。／U；。其出发点是：在稳态工作时，PWM DC／DC转换器一个开关周期内，开关管在导通和关断时间内的伏秒面积平衡，即在一个开关周期内电感承受的电压对时间的积分为零：

　　式中 uL——电感承受的电压；

　　Ts——开关周期；

　　式中 fa——开关频率；

　　Ton、Toff——一个开关周期内，开关管的导通时间和关断时间。

　　占空比（Duty Cyc1e Ratio）或称导通比：

　　以CCM Buck PWM DC/DC转换器为例，由如图2（a）可得

　　Ui和Uo分别为Buck PWM DC/DC转换器的输入电压和输出电压。

　　由式（2－-1），得

　　或          (Ui-Uo)Ton=UoToff
               (Ui-Uo)DuTs=Uo(1-Du)Ts

　　故得工作在COM模式的Buck PWM DC/DC转换器输出/输入电压的转换比为

　　Uo/Ui=Du

　　占空比Du总是小于1的，所以Buck转换器是一种降压式转换器。理想Buch转换器的效率为1，可以认为

　　Ui/Ii=UoIo

　　由式（2-2）、式（2-3）可得

　　Io/Ii=1/DU

　　可见，Buck转换器是一种升流转换器，Io和Ii分别表示PWM转换器的平均输出电流和输入电流。

　　用同样的方法可以推导出，工作在COM模式的Boost、Buck-Boost PWM DC/DC转换器的输出/输入电压的转换比分别为Boost PWM DC/DC转换器

　　Uo/Ui=1/（1-Du）

　　Buck-Boost PWM DC/DC转换器

　　Uo/Ui=Du/（1-Du）

　　由式（2-5）、式（2-6）可知，Boost转换器是一种升压转换器，可以证明，理想Boost转换器是降流转换器。Buck-Boost转换器是一种升降压转换器，具体是升压还是降压，取决于占空比Du的大小；当Du＞0.5时，Du/（1-Du）＞1，Buck Boost转换器是升压转换器；当Du＜0.5时，Du/（1-Du）＜1，则是降压转换器。

　　在DCM模式下，Buck、Boost、Buck-Boost转换器的输出/输入电压的转换比不同于式（2-2）、式（2-5）、式（2-6），可以用同样的方法求得，但计算过程较为复杂。

　　Buck、Boost、Buck Boost PWM DC/DC转换器是PWM DC/DC转换器的最基本电路（Basic topo1ogica1 configuration），由这三种基本电路可以推导演化出其他形式的PWM DC/DC转换器电路。