所示,计算矩形区和三角区的面积总和为:
A
12
T
DVsLf
T
Im
i
电感平均电流即为上式所表示的面积与开关周期的比值:
(211)
ILavgDVsImi
2Lf
(212)
联合式()()可得最小、最大电感电流计算公式为:
Imi
IoDVs1D2Lf
ImaxIoDVs
1D2Lf
现推导输出纹波电压计算公式:
(213)
根据上述电路分析可知,当电感与负载连接时,电容电流等于电感电流减负载电流;
当电感与负载没有连接时,负载电流由电容提供。因此,根据式()可得:
iC1tIoiC2tVtto
ImaxIoL
0tto
to
tT
(214)
根据电荷平衡原则,电容电流在整个开关周期内的积分为零,因为积分代表面积,即
电荷。因此,在图24所示的图形中,时间轴上下的面积必须相等。
iCt
0
to
T
t
因此,电荷:
Io图24
CCM模式下BuckBoost电路电容电流波形图QCVIoto
VDRfVVDRfC
(215)
f输出纹波电压:纹波:DCM模式分析
rVDVRCf
(216)(217)
现在我们研究当导通模式从连续变为非连续,负载电流降低时会发生什么。根据式(),
我们知道在连续导通模式下,电感平均电流跟随输出电流变化,也即是,如果输出电流减
小,则电感平均电流也会减小。此外,电感电流的最大值和最小值也会准确地随着电感平
均电流变化。
如果输出负载电流减小到临界电流水平以下,在开关周期的一部分时间内电感电流就
会变为0。在BuckBoost电路中,如果电感电流试图降低到0以下时,它就会停在0(实际
电路中SW2只允许单向电流通过),并保持为0直到下一个开关周期的开始。这个工作模
式就叫做非连续导通模式DCM。相比CCM,DCM在每个开关周期内有三种工作状态6:
当SW1闭合、SW2断开时,为开态ON;当SW1断开、SW2闭合时,为关态OFF;当SW1、
SW2均断开时,为空闲态IDLE。前两种状态与CCM模式是一样的,因此图22显示的电
路也是适用的,tof但f1DT
,且开关周期的剩余时间即为空闲态IDLE。
如图25所示,为便于分析将各状态的持续时间分别表示为:开态ON时间
为to
DT,其中D为占空比,由控制电路来设定,表征开关开态内的时间与开关周期
总时间T的比值;关态OFF时间为toffD2T;而空闲态IDLE时间即为开关周期的剩余
时间
Tto
toffD3。T
同理CCM:
图25
DCM模式下BuckBoost电路电感电流波形图
VLLdidt
ILVLTL
0tDT
ILVsto
VsDTIpk
L
L
(218)
fDTtDD2TILVtoffVD2T
L
L
(219)
纹波电流幅度IL也是峰值电感电流Ipk,因为在DCM模式下,每个周期内电流都
是从0开r