降壓型ＤＣ／ＤＣ變換器的仿真研究

摘要：本文建立了一種降壓型DC/DC變換器（Buck電路）的數(shù)學(xué)模型，并利用PSpice軟件對這種DC/DC變換器進(jìn)行仿真研究，分析其暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)的過程及形成機(jī)理。仿真表明，當(dāng)電路元件取不同參數(shù)時(shí)，輸出電壓就會明顯不同。仿真結(jié)果為實(shí)際電路的設(shè)計(jì)提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：DC-DC電壓變換；仿真；輸出電壓

1 引言

將一種直流電壓變換成另一種直流電壓稱為DC/DC變換。在DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)中，采用直流斬波技術(shù)，廣泛應(yīng)用于電動汽車、地鐵等交通工具中，其優(yōu)點(diǎn)是可以獲得平穩(wěn)地加速、減速、快速響應(yīng)和節(jié)能效果，并且可以抑制電網(wǎng)諧波電流。

一般的直流變換器在使用時(shí)輸出紋波較大，為降低輸出紋波，在輸出端應(yīng)接入電感、電容濾波電路。本文介紹的是一種采用直流斬波技術(shù)的Buck變換器，該變換器是一種降壓式變換器，它由功率晶體管V1、儲能電感L1、二極管V2及濾波電容C1組成，如圖1所示。

2Buck變換器數(shù)學(xué)模型

圖1中，V2為續(xù)流二極管，降壓式變換器的平均輸出電壓低于輸入電壓Ud。通過電感中的電流是否連續(xù)，取決于開關(guān)頻率、濾波電感L和電容C的數(shù)值。

當(dāng)電路工作頻率較高，若電感和電容量足夠大并為理想元件，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，可以認(rèn)為輸出電壓為常數(shù)。晶體管V1導(dǎo)通時(shí)，電感中的電流呈線性上升，因而