20170402-DC-DC功率变换器的两种工作模式

双向 DC-DC 变换器简介双向 DC-DC 变换器是一种可以实现能量在两个方向上传输的电路，能够将能量从一个电源转移到另一个电源。

它在电动车、太阳能系统、电池储能系统等应用中得到广泛应用。

本文将介绍双向 DC-DC 变换器的原理、工作模式和应用。

原理双向 DC-DC 变换器通过两个独立的电感和开关器件实现能量的双向传输。

其拓扑结构常见的有升降压式和升压式两种。

在升降压式拓扑中，输入电源可以比输出电源的电压高或低；而在升压式拓扑中，输入电源的电压必须比输出电源的电压高。

下面介绍升降压式和升压式拓扑的工作原理：升降压式拓扑升降压式拓扑常用的桥式电感拓扑是最常见的升降压式拓扑。

其电路图和工作原理如下：升降压式拓扑升降压式拓扑在升降压式拓扑中，当开关 SW1 和 SW2 关闭时，电感 L1 储存电能；当 SW1和 SW2 开启时，通过二极管 D1 转移到电容 C1 上。

同样，当开关 SW3 和 SW4 关闭时，电感 L2 储存电能；当 SW3 和 SW4 开启时，通过二极管 D2 转移到电容 C2 上。

升压式拓扑升压式拓扑常用的桶式电感拓扑是最常见的升压式拓扑。

其电路图和工作原理如下：升压式拓扑升压式拓扑在升压式拓扑中，当开关 S1 关闭时，电感 L1 储存电能；当 S1 开启时，通过二极管 D1 转移到电感 L2 上。

此时，电容 C1 上的电压逐渐升高，最终达到所需的输出电压。

工作模式双向 DC-DC 变换器有三种工作模式：降压模式、升压模式和反向电流保护模式。

降压模式降压模式是指输入电压高于输出电压的情况。

在此模式下，开关器件周期性地开启和关闭，以维持输出电压在设定范围内。

当开关器件关闭时，电感和电容储存能量；而当开关器件打开时，能量从电感和电容中释放，通过二极管传递到输出端。

这个过程会不断循环，以保持输出电压稳定。

升压模式升压模式是指输入电压低于输出电压的情况。

在此模式下，开关器件周期性地开启和关闭，以提供所需的输出电压。

双向dc-dc变换器是什么双向dcdc变换器原理双向直流变换器双向DC-DC变换器是实现直流电能双向流动的装置，主要应用于混合动力汽车和直流不间断供电系统等双向直流变换器采用经典BUCK/BOOST电路拓扑，具备升降压双向变换功能，即升降压斩波电路。

能量从C1流向C2时，直流变换器工作在BOOST模式下，实现升压功能；能量从C2流向C1时，直流变换器工作在BUCK模式下，实现降压功能。

双向直流变换器功能描述：恒压充、放电机转换，恒功率充、放电及转换等；电池侧和直流母线侧双向升降压；l 兼容多种不同配置和型号的蓄电池；电池侧接光伏电池板时具备MPPT功能；多台变流器并联运行控制功能（主从控制，下垂控制）；双向直流变换器原理所谓双向DC-DC变换器就是DC-DC变换器的双象限运行，它的输入、输出电压极性不变，但输入、输出电流的方向可以改变。

变换器的输出状态可在V o-lo 平面的一、二象限内变化。

变换器的输入、输出端口调换仍可完成电压变换功能，功率不仅可以从输入端流向输出端，也能从输出端流向输入端。

图1-1为BDC的二端口示意图。

从各种基本的变换器拓扑来看，用双向开关代替单向开关，就可以实现能量的双向流动。

双向DC-DC变换器实现了能量的双向传输，在功能.上相当于两个单向DC-DC变换器，是典型的机两用”设备。

在需要双向能量流动的应用场合可以大幅度减轻系统的体积重量及成本，有重要研究价值。

双向DC-DC变换器的应用在一一个系统中的直流电源(或直流源性负载)间需要双向能量流动的场合都需要双向DC-DC变换器。

因此直流电机驱动系统、不停电电源系统、航空航天电源系统、太阳能(风能)发电系统、能量储存系统(如超导储能)、电动汽车系统等系统中都有其适用场合。

下面列举几个预研的或已应用的实例，以使BDC的概念更清晰。

双向直流变换器因公环境介绍双向DC-DC变换器是能够根据能量的需要调节能量双向传输的直流到直流的变换器。

dcdc转换器原理DC-DC转换器是一种将一种直流电压转换成另一种直流电压的电子装置。

它通常由一个开关电路和一个储能电感组成，可以将高电压的直流电转化为低电压的直流电，也可以将低电压的直流电转化为高电压的直流电，具有普遍的应用。

下面，我们将从DC-DC转换器的原理出发来讲述它的工作原理和具体的实现过程。

1. PWM控制DC-DC转换器是通过PWM控制来实现的。

PWM控制是指记录一个给定周期内的占空比，然后依据这个占空比来控制输出电压的平均值。

2. 基本电路DC-DC转换器基本电路图由开关、储能电感、输出滤波电容等器件组成。

而在使用中，开关也就成了MOS管。

3. 工作方式DC-DC转换器根据开关的切换频率，分为脉冲模式和连续模式。

a. 脉冲模式在脉冲模式下，当MOS管开启时，电感中的电流逐渐增加，储能到电感中。

当MOS管关闭时，这个电流将绕过回路，去激励输出负载。

b. 连续模式当MOS管开启时间足够长时，电流是连续的。

如果调整开启时间短，就达到了脉冲模式。

在连续模式下，开关频率越高，输出电压的纹波越小。

4. 输出电压输出电压的大小，与开关时的时间和一定电感与负载的比例有关。

我们可以通过精确定义PWM信号来控制输出电压的稳定性。

5. 应用DC-DC转换器是用来处理不同电压方案的一种有效方法。

在很多应用中，例如车载电子、手机、笔记本，都有DC-DC转换器的应用。

总之，DC-DC转换器通过控制开关来实现电压升降的目的，直接作用对象是输入和输出电压，为其他电器和代替传统的线性稳压技术提供了先进的电源解决方案。

DC/DC 变换器轻载时三种工作模式的原理及优缺点目前高频高效的DC/DC 变换器的应用越来越广泛。

通常在满输出负载时，DC/DC 变换器工作于CCM 即连续电流模式。

但是，当系统的输出负载从满载到轻载然后到空载变化的过程中，系统的工作模式也会发生相应的改变。

下面我们将以降压型Buck 变换器为例说明DC/DC 变换器轻载时的工作模式。

降压型Buck 变换器在轻载有三种工作模式：突发模式、跳脉冲模式和强迫连续模式。

本文我们将详细的阐述这三种模式的工作原理及优缺点。

在实际的应用中，应该根据系统对输出纹波和效率的具体要求来选取相应的工作模式。

1、跳脉冲模式对于恒定频率的常规的非同步Buck 控制器，通常电感的电流工作于CCM连续电流模式，电感的平均电流即为输出的负载电流。

当负载电流降低时，电感的平均电流也将降低；当负载电流降低时一定值，变换器进入临界电流模式。

此时，若负载电流进一步的降低，电感的电流回到0 后，开关周期还没有结束，由于二极管的反向阻断作用，电感的电流在0 值处保持一段时间，然后开关周期结束，进入下一个开在周期，此时变换器为完全的非连续电流模式。

变换器进入非连续电流模式后，若负载电流仍然进一步的降低，为了维持输出电压的调节，高端的开关管的开通时间将减小，直到达到控制器的最小导通时间。

高端的开关管的开通时间达到控制器的最小导通时间后，若负载电流仍然的降低，控制器就必须屏蔽掉即跳掉一些开关脉冲，以维持输出电压的调节。

这种控制方法即为跳脉冲模式。

同步的Buck 变换器检测下管的电流，当下管的电流接近于0 时，系统就工作在非同步的方式，也就是下管不工作，依靠下管内部寄生的反并联二极管，提供续流回路。

图1：跳脉冲模式跳脉冲模式可以在最宽的输入电流范围内提供恒定频率的不连续电流操作，防止反向电感器的电流。

由于控制器允许调节器跳掉一些不需要的脉冲，相比于连续模式操作，提高轻载的效率，但其轻载的工作效率不如突发模式操作，其轻载的输出纹波不如连续模式操作。

三个基本功率变换器在 CCM 下的稳态关
普高（杭州）科技开发有限公式 张兴柱 博士
最基本的 DC-DC 变换器有三个，它们是 Buck 变换器、Boost 变换器和 Buckboost 变换 器。根据电感上电压的稳态伏秒平衡定律，可以方便地推导出这三个基本变换器在 CCM 工 作模式下的稳态输入输出关系。 1：Buck 变换器的稳态电压增益：
1− D
从得到的输出电压与输入电压之稳态增益关系中，可以看出： Buck 变换器最基本的特 性是降压；Boost 变换器最基本的特性是升压；Buckboost 变换器最基本的特性是升降压， 且其输出与输入的极性相反。
这三种稳态电压增益关系，分别代表了三种类别的功率变换器，由它们延伸的各种功 率变换器拓扑，基本上也可以归结为这三大类，即降压型变换器；升压型变换器；升降压型 变换器。
1
为 1 时，且是可以稳定工作的，其原因是在稳态时，因为输出电压和输入电压的相同，导致 每一个开关周期内，在电感上既没有激磁，也没有去磁，所以可以长期稳定工作。
不过在实际的产品应用中，一般都会对其控制的最大占空比设一个限制。目的是防止 元器件的应力过高，和实现变换器的性能最优。
另外当负载为空载时，这三个基本变换器，在某一占空比控制下的工作均是不可能的， 原因是这种情况下的输出电容只有充电，没有放电，导致其安秒的不平衡，结果是使输出电 容上的电压不断升高，最终导致输出电容因电压超过额定值而损坏。
2Ig ASVg NhomakorabeaPS
L
IL
C
2：Boost 变换器的稳态电压增益：
Ig
L
PS
Vg
AS
C
3：Buckboost 变换器的稳态电压增益：
AS

开关变换器和开关电源电源有如人体的心脏，是所有电设备的动力。

标志电源特性的参数有功率、电压、频率、噪声及带负载时参数的变化等；在同一参数要求下，又有体积、重量、形态、效率、可靠性等指标。

在有些情况下，一般电力要经过转换才能符合使用的需要。

例如，交流转换成直流，高电压变成低电压等。

按电力电子的习惯称谓，AC-DC（理解成AC转换成DC，其中AC表示交流电，DC表示直流电）称为整流（包括整流及离线式变换），DC-AC称为逆变，AC-AC称为交流-交流直接变频（同时也可以是变压），DC-DC称为直流-直流变换。

为达到转换目的，手段是多样的。

20世纪60年代前，研发了半导体器件，并以次器件为主实现这些转换。

电力电子学科从此形成并有了近30年的迅速发展。

所以，广义地说，凡半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变成为另一形态的主电路都叫做开关变换器电路；转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称开关电源（Switching Power Supply）。

开关电源主要组成部分是DC-DC变换器，因为它是转换的核心，涉及频率变换。

目前DC-DC变换中所用的频率提高最快，它在提高频率中碰到的开关过程、损失机制，为提高效率而采用的方法，也可作为其他转换方法参考。

常见到离线式开关变换器（Off-line Switching Converter）名称，即AC-DC变换，也常称开关整流器；它不仅包含整流，而且整流后又做了DC-DC变换。

所谓离线并不是变换器与市电线路无关的意思，只是变换器中因有高频变压器隔离，使输出的直流与市电隔离，所以称离线式开关变换器。

稳压电源的分类及基本知识开关型交流稳压电源它应用于高频脉宽调制技术，与一般开关电源的区别是它的输出量必须是与输入侧同上频、同相的交流电压。

它的输出电压波型有准方波、梯型波、正弦波等，市场上的不间断电源（UPS）抽掉其中的蓄电源和充电器，就是一台开关型交流稳压电源的稳压性好，控制功能强，易于实现智能化，是非常具有前途的交流稳压电源。

DC-DC电源拓扑及其工作模式讲解一、DC-DC电源基本拓扑分类：开关电源的三种基本拓扑结构有Buck、Boost、Buck-boost（反极性Boost）。

如果电感连接到地，就构成了升降压变换器，如果电感连接到输入端，就构成了升压变换器。

如果电感连接到输出端，就构成了降压变换器。

基本拓扑图如下：1.Buck2.Boost3.Buck-Boost二、DC-DC复杂拓扑结构1.反激隔离电源（FlyBack）另外有些隔离电源拓扑就是通过基本拓扑增加变压器或者变化得到的，例如反激隔离电源（FlyBack）。

2.Buck+Boost拓扑本质是用一个降压“加上”一个升压，来实现升降压。

SEPIC拓扑：集成了Boost和Flyback拓扑结构3.Cuk、Sepic、Zeta拓扑通过基本拓扑直接组合，形成了三个有实用价值的拓扑结构：Cuk、Sepic、Zeta。

Cuk的本质是Boost变换器和Buck变换器串联，Sepic的本质是Boost和Buck-Boost串联，Zeta可以看成Buck和Buck-Boost串联。

但是里面有些细节按照电流的方向在演进的过程中调整了二极管的方向，两极串联拓扑节省了复用的器件。

通过这样串联和演进，产生了新的三个电源拓扑。

同时，如果我们把同步Buck拓扑串联同步Boost可以形成四开关Buck-Boost拓扑。

4.四开关Buck-Boost拓扑同时，如果我们把同步Buck拓扑串联同步Boost可以形成四开关Buck-Boost拓扑5.反激、正激、推挽拓扑的演进利用变压器代替电感，可以把Boost演进为一个新拓扑FlyBack即反激变换器（反激的公式来看又是很像Buck-Boost，这里变压器不同于电感，也有说法会说反激是Buck-Boost变过来的）。

可以把Buck电路的开关通过一个变压器进行能量传递，就形成正激变换器。

将两个正激变换器进行并联，可以形成推挽拓扑。

正激的变压器，是直接输送能量过去，而不是像反激变压器那样传递能量。

（1）开关管T和二极管D从导通变为阻断，或从阻断变为导通的 过渡过程时间均为零；
（2）开关器件的通态电阻为零，电压降为零。断态电阻为无限 大，漏电流为零；
（3）电路中的电感和电容均为无损耗的理想储能元件； （4）线路阻抗为零。电源输出到变换器的功率等于变换器的输
出功率。
VS IS VO IO
6
2. 降压原理 对开关管T加驱动信号VG ,开关周期为TS
-
i VO O
G
V g
D
iL
L C
i
CC
R
i
o
o
buck 电路图
3.1.1 电路结构和降压原理
1.理想的电力电子变换器 2.降压原理 3.控制方式 4.输出电压LC滤波
Buck变换器电路
全控型开关管
续流二极管
LC输出滤波 负载
5
1. 理想的电力电子变换器
为获得开关型变换器的基本工作特性，简化分析，假 定的理想条件是：
脉宽 不变，改变开关频率或周期。
Q：为什么实际应用中广泛采用PWM方式？
11
4.输出电压LC滤波
✓直流输出电压中含有各次谐波电压，在Buck开关电路的输出 端与负载之间加接一个LC滤波电路，减少负载上的谐波电压。
滤波电感的作用：
对交流高频电压电流呈高阻抗， 对直流畅通无阻
滤波电容的作用：
对直流电流阻抗为无穷大，对 交流电流阻抗很小。
14、 抱 最 大 的 希望 ，作最 大的努 力。2020年 9月 22日星 期二上 午9时 12分41秒 09:12:4120.9.22
15、 一 个 人 炫 耀什 么，说 明他内 心缺少 什么。 。2020年 9月上 午9时 12分20.9.2209:12September 22, 2020

DC-DC 功率变换技术产生的原因普高（杭州）科技开发有限公式 张兴柱 博士实现高功率密度开关电源的关键是其功率变换电路的高效率和小型化。

为了实现高的功率变换效率，构成的功率变换电路中，只能采用电抗性元件和工作于开关方式的电子器件。

其中电抗性元件主要有功率电感、功率电容和功率变压器，它们用来实现储能、滤波和隔离；开关方式工作的电子器件主要有功率MOSFET 、功率IGBT 和功率二极管等，它们用来实现对输出电压、输出电流和输出功率的变换及控制。

为了实现小的功率变换电路体积，这些电子开关的工作频率应当越高越好，以便尽量减小电抗性元件的体积。

所以一个合理的功率变换电路只能是由功率电子开关和功率电抗性元件组成的高频开关功率变换电路。

在输入和输出都为直流时的高频开关功率变换电路，也叫DC-DC 功率变换器，是所有功率电子产品的功率变换基础。

根据上面的分析，DC-DC 功率变换器的一般结构可用图1表示。

除了蓝框内的功率变图1 DC-DC 功率变换器的一般结构换电路外，还有三个输入。

其中两个为环境变量，它们分别是输入电压和负载电流；一个是控制驱动信号，多为频率固定、宽度可调的（PWM ）电压信号。

通过改变控制电压信号的宽度，来改变DC-DC 功率变换电路的输出电压，是实现输出稳压的关键。

用解析法，可以将上述DC-DC 功率变换电路的稳态输入/输出电压增益，写成：),,(K R D M V V go= （1） 其中：sonT T D =，为控制信号的稳态占空比； on T ，为控制信号的稳态宽度；s T ，为控制信号的周期；ooI V R =，为负载端的等效电阻；),,(R f L K K s =，是一个参变量；L ，为输出滤波电感；ss T f 1=，为开关频率。

从（1）式，可知，当输入电压或负载电流变化时，其输出电压在占空比不变时，也将发生变化。

为了保持输出电压不随输入电压和负载的变化而变化，我们可以改变占空比。

保持 ton 不变，调节 T（即调节 f），可以调节输出电压大小，调节 f 即调节脉冲频率， 这就是频率调制 PFM（pulse frequent modulation）方式。 PWM 和 PFM 调制方式的比较选择：
脉冲频率调制（PFM）在 DC-DC 变换器设计中由于易产生谐波干扰、且滤波器设计困难。 脉冲宽度调制式（PWM）由于线性度好、负载调整率高和热稳定性好等优点而得到广泛应 用。脉宽调制与频率调制相比具有明显的优点，目前在 DC-DC 变换中占据主导地位。
因此：
显然，只有 Q 管导通期间（ton 内）储能电感 L 增加的电流等于 Q 管截止期间（toff 内） 减少的电流，这样电路才能达到平衡，才能保证储能电感 L 中一直有能量，才能不断地向负
载提供能量和功率。由（Δi）opened 和Δiclosed 可得： 解得： 表明 Boost 型电路是一个升压电路，当占空比δ从零变到 1 时，输出电压从 Vd 变到任
1. DC-DC 变换概述
1.1. 引入
将一个不受控制的输入直流电压变换成为另一个受控的输出直流电压称之为 DC-DC 转 换。
1.2. 两种调节模式及选择
实现 DC-DC 变换有两种模式：线性调节模式(Linear Regulator)、开关调节模式（Switching Regulator）。
线性调节模式(Linear Regulator)：
首先介绍脉冲宽度调制 PWM（pulse width modulation）和脉冲频率调制 PFM（pulse frequent modulation）两种调制方式及比较选择。然后介绍四种基本电路拓扑原理。
2.1. 调制方式及选择
基本斩波电路
图 2-1 基本斩波电路及其波形图 开关 S 合上，直流电压 Ud 加到负载 R，并流过电流 io，开关 S 断开，负载 R 电流、电压 为零。 如果让开关 S 合上 ton 秒，然后断开 toff 秒，开关 S 再合上 ton 秒，然后再断开 toff 秒， 周而复始，就得到负载 RL 的电压、电流波形。 定义：T 为开关周期，T=ton+toff，f 为开关频率，f = 1/T ，δ为占空比，δ =ton/T ，则： toff=(1−δ）T ，T 可表示为：T=δT+(1−δ)T。 输出电压平均值：

双向dcdc变换器工作原理
双向dcdc变换器是一种重要的电力电子器件，它可以实现双向功率传输，是现代汽车、船舶等混合动力系统电源的核心组件之一。

双向dcdc变换器以典型的变换器结构为基础，具有可控晶体管开关，可通过控制开关的开合来控制电流的流动方向，从而实现双向功率传输。

双向dcdc变换器主要有两个部分，一个是电源输入部分，另一个是负载输出部分。

当输入端电压高于负载端电压时，双向dcdc变换器就会以输出端电压为基准，将输入端变压器的电压转换成负载端电压，实现负载供电；当输入端电压低于负载端电压时，双向dcdc变换器就会以输入端电压为基准，将负载端电压转换成输入端电压，实现能量回收。

双向dcdc变换器具有良好的功率转换效率和长寿命等优点，因此被广泛应用于汽车、船舶等混合动力系统中。

它可以改善电池供电系统的可靠性，提高系统的能量利用率，提高电池的充放电效率，从而延长电池的使用寿命。

总而言之，双向dcdc变换器是一种重要的电力电子器件，它可以实现双向功率传输，具有良好的功率转换效率和长寿命等特点，是现代汽车、船舶等混合动力系统电源的核心组件之一。

意大。 综上可得电路各点波形：
图 2-9 Boost 型电路各点波形图
2.4. Buck-boost 型（降压-升压型）电路
图 2-10 Buck-Boost 型电路原理图 Q 导通状态（0≤t≤ton）：
图 2-11 Q 导通状态 t=0 时刻，Q 管导通，二极管 D 反偏关断，能量从输入电源流入，并存储在电感 L 中，L 上的电压上正下负，等于输入电压 Vd，此时负载电流由虑波电容 C 提供，等效电路如上图 所示。 因此，在 ton 期间内，电感电流的增量为： Q 关断状态（ton≤t≤T）：
脉冲宽度调制 PWM（pulse width modulation）方式： 保持 T 不变，调节 ton，可以调节输出电压大小，调节 ton 即调节脉冲宽度，这就是脉
宽调制 PWM（pulse width modulation）方式。 脉冲频率调制 PFM（pulse frequent modulation）方式：
若 C1 足够大，在 ton、toff 期间上的电压可认为近似不变（只有很小的顶降），则有：
由上式可得，改变占空比就能获得所需的（反向）输出电压，输出电压可以高于输入电 压，也可以低于输入电压。
综上可得电路各点波形：
图 2-15Cuk 型电路各点波形
（VC1 为电容 C1 上的平均电压值）
从输出回路来看，在 toff 期间，由于 D 导通，L2 释放能量，则 L2 上的压为-VO ，L2 中的 电流以 VO/L2 的速率线性下降，在 toff 期间，L2 的电流减量为：
在稳定状态下，电感电流变化量应相等，则有：
现在考虑 L2 中电流变化的情况：
1.2. 两种调节模式及选择
实现 DC-DC 变换有两种模式：线性调节模式(Linear Regulator)、开关调节模式（Switching Regulator1-1 a 线性调节模式 b 线性调节模式等效电路 线性调节模式下，电路中晶体管工作在线性区，等效为可调电阻 RT，其输出电压 Vo=ILRL。 晶体管功率损耗 P=IL2RT。 开关调节模式（Switching Regulator）

VL Vin/n-Vo
-Vo
谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)：
T Vin
n:1
L
Vo Io
Vgs
D
1-D
Lm
IL Vds Ip Lk D S IL
Vin
Cr
Ip
t0 t1 t2 t3
Im
t4 t5
Io
G
ΔIL
[t3, t4]
t 4 t1 LmCr
VL Vin/n-Vo
I P I m nI L
VT Vin/n
-Vc/n
有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)：
td 1
td 2
Sa Vin Vc + Sa Ip S1 G Lk D S + VT
-
D
1-D
Lm
n:1
Lo
Vo Io
S1
IL Vds
Vin
Ip
t0 t1 t2 t3
Asymmetrical Full Bridge DC/DC Converter
桥式变换器（Bridge Type Converter)：
Vin
S2 D1
L
Vin
Vo
S2 D1
L
Vo
S1
D2
S1
D2
半桥变换器
全桥变换器
L
Vin
DC/DC模块电源常用的电路形式
开关电源功率电路分析要点
1. 2. 3. 4. 5. 电容的电压不能突变, 电感的电流不能突变 流经电容的电流平均值为零, 电感两端电压的平均值为零 理想变压器电压与匝数成比且同名同极性, 电流与匝数成反比且点进点出 电容恒流充电的公式为 C * U I * T , 电感恒压储能的公式为 L * I U * T 变压器与电感的伏秒积必须平衡

DC-DC变换器的基本手段和分类作者：时间：2007-12-13 来源:电子元器件网浏览评论推荐给好友我有问题个性化定制关键词：DC-DC变换器电源把直流电压变换为另一数值的直流电压最简单方法是串联一个电阻，这样不涉及变频的问题，显得很简单，但是效率低。

用一个半导体功率器件作为开关，使带有滤波器（L或/和C）的负载线路与直流电压一会儿接通，一会儿断开，则负载上也得到另一个直流电压，这就是DC-DC的基本手段，类似于“斩波”（Chop）作用。

一个周期T s内，电子开关接通时间t on所占整个周期T s的比例，称接通占空比D，D=t on/T s；断开时间t off所占T s比例，称断开占空比D’，D’= t off/T s。

很明显，接通占空比越大，负载上电压越高；1/T s=f s称开关频率，f s越高，负载上电压也越高。

这种DC-DC变换器中的开关都在某一固定频率下（如几百千赫兹）工作，这种保持开关频率恒定，但改变接通时间长短（即脉冲的宽度），使负载变化时，负载上电压变化不大的方法，称脉宽调制法（Pulse Width Modulation,简称为PWM）。

由于电子开关按外加控制脉冲而通断，控制与本身流过的电流、二端所加的电压无关，因此电子开关称为“硬开关”。

很明显，由于硬开关关断和开通时，开关上同时存在电压、电流，损耗是比较大的，但无论如何比串联电阻变换方法损耗小得多。

这就是开关电源的优点之一。

凡用脉宽调制方式控制电子开关的开关变换器，称为PWM开关变换器。

它是以使用“硬开关”为主要特征的。

另一类称之为软开关。

凡用控制方法使电子开关在其两端电压为零时导通电流，或使流过电子开关电流为零时关断，此开关称为软开关。

软开关的开通、关断损耗理想值为零。

由于损耗小，开关频率可提高到兆赫级，开关电源体积、重量显著减少。

可用谐振（Resonance）的方法使电子开关上电压或电流为零，谐振分为串联谐振和并联谐振。

dcdc 变换器的简单介绍
dcdc 变换也称直流-直流变换，dcdc 转换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。

斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式，Ts 不变，改变ton(通用)，二是频率调制。

下面小编就dcdc 变换器的工作原理、技术要求以及工作模式来介绍简单dcdc 变换器。

工作原理
dcdc 变换器是将直流电先逆变(升压或降压)成交流电，然后再整流变换成另一种直流电压的直流变换装置。

常用的直流—直流变换设备一般是由直流—直流变换模块、监控模块以及与之配套的用户接口板和直流配电单元等组成的一个完整的电源系统。

系统中多个直流—直流变换模块并联均分负荷运行，将−48V直流电压变换成−24V(或+12V、+5V)直流电压，再经输出分路保险向负载输出;监控模块负责对变换器模块及整个系统的工作状态及性能进行监控，并通过RS232 通信口纳入上一级监控系统。

变换器模块负责将−48V直流电压转换为−24V直流电压，由功率电路和控制电路两大部分组成。

功率电路实现从直流输入到直流输出的变换;控制电路提供功率变换所需的一切控制信号，包括反馈回路、直流信号处理、模拟量和开关量的处理电路等。

功率电路上主要包括直流输入滤波电路、直流—直流变换电路、直流输出滤波电路及辅助电源的部分。

直流输入滤波电路包含有防浪涌器件、差模、共模滤波器等。

遇有雷击或其他高压浪涌时，压敏电阻和瞬态电压抑制器可保护变换器免受冲击。

差模滤波器和共模滤波器可有效抑制模块内部产生的高频噪声，同时也使来自直流输入电源的干扰不会影响模块的正常工作。

直流—直流变换电路主要包括变换电路和整流输出电路，是整个变换模块的重要组成部分。

●頻率一定且依佔空比調整輸出電壓 由於頻率一定，故容易過滤雜訊 因頻率一定，故輕負載時開關損失導致之效率劣化顯著
PWM( Pulse Width Modulation) v.s. PFM ( Pulse Frequency Modulation)
PFM控制（脈衝頻率調變）
PFM有固定ON時間型和固定OFF時間型。以固定ON時間型為例（參照下圖），ON 時間一定而OFF時間變化。換言之，在下一個ON來臨前的時間會變化。當負載變 大時，將會增加時間内的ON次數來迎和負載。也就是重負載時頻率會變高，輕負 載時頻率會變低。 優點在於輕負載時由於不太需要追加功率，開關頻率變低，開關次數減少，開關 損失減少，故輕負載時亦可維持高效率。缺點在於因頻率會變化，開關相關雜訊 不穩定且難以濾波。總之，難以消除雜訊。此外，當頻率衝破20kHz時則進入人耳 的聽覺範圍，可能會開始產生鳴音，音響機器的話則有可能會影響S/N。因此，可 以說PWM比較容易操作。
DC DC 轉換器的轉換效率 – 電容
DC DC 轉換器的轉換效率 – 電容
電感選型
Inductor Calculation of Buck Converter(進階)
(1)DC-DC转换器拓扑中的MOSFET和二极管是造成功耗的主要因素。相关损耗主要 包括两部分：传导损耗和开关损耗。 传导损耗 : 1. MOSFET的传导损耗(PCOND(MOSFET))近似等于导通电阻RDS(ON)、占空比(D)和导通时 MOSFET
的平均电流(IMOSFET(AVG))的乘积。 PCOND(MOSFET) (使用平均电流) = IMOSFET(AVG)² × RDS(ON) × D 2.二极管的传导损耗则在很大程度上取决于正向导通电压(VF)。二极管通常比MOSFET损耗更大，二极管

直流至直流(dc-dc)转换器工作原理下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!直流至直流(dcdc)转换器工作原理直流至直流(dcdc)转换器是一种用于将一个直流电压转换成另一个直流电压的电力转换设备。