500WBuckBoost电路设计与仿真验证
一、主电路拓扑与控制方式
BuckBoost变换器是输出电压可低于或高于输入电压的一种单管直流变换器，其主电路与Buck或Boost变换器所用元器件相同，也有开关管、二极管、电感和电容构成，如图11所示。与Buck和Boost电路不同的是，电感Lf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相反。开关管也采用PWM控制方式。BuckBoost变换器也有电感电流连续喝断续两种工作方式，本文只讨论电感电流在连续状态下的工作模式。图12是电感电流连续时的主要波形。图13是BuckBoost变换器在不同工作模态下的等效电路图。电感电流连续工作时，有两种工作模态，图13a的开关管Q导通时的工作模态，图13b是开关管Q关断、D续流时的工作模态。
Q
D
RLD


Cf
Vi

Lf

Vo


图11主电路
Vbe
to

T
t
iLF
iLfmax
ILF
iLfmi

t
iQ
iLfmax
iLfmi

t
iD
iLfmax
iLfmi

t
VLf
Vi

Vo
t
图12电感电流连续工作波形
QD
RLD
QD
RLD
Vi

Lf
iLf
Cf

Vo
Vi

Lf
iLf
Cf

Vo




aQ导通
bQ关断，D续流
图13BuckBoost不同开关模态下等效电路
二、电感电流连续工作原理和基本关系
精品
f电感电流连续工作时，BuckBoost变换器有开关管Q导通和开关管Q关断两种工作模态。
在开关模态10to
：t0时，Q导通，电源电压Vi
加载电感Lf上，电感电流线性增长，二极管D戒指，负载电流由电容Cf提供：
Lf
diLfdt
Vi

21
Io

VoRLD
22
Cf
dVodt

Io
23
tto
时，电感电流增加到最大值iLmax，Q关断。在Q导通期间电感电流增加量iLf
iLf

Vi
Lf
DyT
24
在开关模态2to
T
tto
时，Q关断，D续流，电感Lf贮能转为负载功率并给电容Cf充电，iLf在输出电压
Vo作用下下降：
Lf
diLfdt
Vo
25
iLf
Cf
dVodt
Io
Cf
dVodt
VoRLD
26
tT时，iLf见到最小值iLmi
，在to
T期间iLf减小量iLf为：
iLf
VoLf
toff
VoLf
1DyT
27
此后，Q又导通，转入下一工作周期。由此可见，BuckBoost变换器的能量转换有两个过程：第一个过程是Q开通电感Lf贮能的过程，第二个是电感能量向负载和电容Cf转移的过程。
稳态工作时，Q导通期间iLf的增长量应等于Q关断期间iLf的减小量，或作用在电感
Lf上电压的伏秒面积为零，有：
VoDy
28
Vi
1Dy
由28式，若Dy05，则VoVi
；若Dy05，则VoVi
；反之，Dy05，VoVi
。设变换器没有损耗，则输入电流平均值Ii和输出电流平均值Io之比为
精品
fIiDy
29
Io1Dy
开关管Q截止时，加于集电极和发射极间电压为输入电压和输出电r