开关电源学习笔记8 --- Cuk变换器

本文介绍了Cuk变换器的工作原理及特点,包括其输入输出极性相反、可升降压等特性,并详细分析了开关管闭合与断开时各元件的能量转换过程。还提到了集成电感的应用以及对耦合电容的要求。

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Cuk变换器


原理电路如下
在这里插入图片描述

  • 输入,输出极性相反
  • 开关管接地,驱动容易
  • 可升降压
  • 输入输出均串联电感,纹波小

假设已经达到了平衡状态,工作情况如下:
(由于处于平衡状态,所以任何储能元件,在开关断开和闭合的两个过程,必然是一个充能,一个放能)

SW闭合后
在这里插入图片描述
由于开关SW对右侧短路,输入电压经过电感L1L_1L1,过开关SW到地,电感充能
而右侧由于电容C负极端点位低于正极端(正极通过SW接地),所以二极管VdV_dVd反偏(相当于断路),又因左侧决定的开关管的电流流向由上到下,所以右侧电流流向如图

SW断开后
在这里插入图片描述
二极管VDV_DVD对右侧短路,输入电压经过电感L1L_1L1,过点从C,到二极管再到地,电感放能(因为闭合时充能),电源和电感的放能给电容充能,代表了闭合时电容C是放能的
SW闭合时右侧回路的电容C放能,证明电感L2L_2L2充能,所以SW断开时,电感L2L_2L2放能


综上

  • 在SW闭合时,电感L1L_1L1L2L_2L2同时充能,电容C放能;在SW闭合时,电感L1L_1L1L2L_2L2同时放能,电容C放能
  • 两电感的电流变化趋势相同,可绕于同一个集成电感上
  • 由于耦合电容C的电流方向周期性变化,所以对其参数要求较高,必须能承受高频大纹波电流,且等效电阻ESR要尽可能小
  • 流过输出电容CoC_oCo的电流方向始终没有变化,即输出电容只进行滤波作用

使用与buck变换器相同的计算方法可算出(忽略Usw,UdU_{sw},U_dUswUd
Uo=D1−D×Uin U_o = \frac{D}{1 - D} × U_{in} Uo=1DD×Uin

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