【脉宽调制DCDC功率变换学习笔记003】Buck变换器

1、降压DCDC变换器

SPDT开关将输人电压Vs转换为矩形波作为理想低通滤波器的输人，如图 3.1所示。

将进行傅里叶变换展开，可表示为直流分量和正弦谐波曲线的和：

(3.3)

式中，为直流分量；为的基频。直流分量为的平均值。

(3.4)

若理想低通滤波器的频率低于的基频，即，所有的谐波分量将被完全滤掉，只有直流分量作为低通滤波器的输出。

(3.5)

图3.1所示的DC-DC功率变换具有以下特征：

1. 由于理想低通滤波器的特征，电路能够为负载提供纯直流电压。
2. 电路的电压增益等于SPDT开关的占空比。因此，输出电压的大小能够通过改变SPDT开关的占空比来调节。
3. 由于0<D<1，输出电压始终低于输人电压。

2、频域分析

LC滤波器不能完全滤除的高频分量和输出电压的交流分量。输出电压中包含的交流分量是输出（电压）纹波或开关纹波。

带电阻负载R的LC滤波器的输人-输出传输函数由下式给出：

(3.6)

式中为极点频率，有

(3.7)

并且Q为滤波器电路的阻尼系数，有

(3.8)

表明如果满足条件，则输出纹波降低到可忽略的水平。该条件可以通过使用较大的滤波器以降低极点频率或增大开关频率来实现。