Buck-Boost和Cuk电路仿真分析

Buck_Boost和Cuk电路仿真分析一、Buck_Boost电路仿真仿真电路图如下图所示：电路参数如下：Vs=5V，L=0.5mH，C=100μF，R=5Ω，fS=10kHz，D=0.8。IGBT导通电阻𝑅on=1mΩ，正向导通压降𝑉on=0.1V，二极管导通电阻𝑅on=1mΩ，正向导通压降𝑉on=1mV。理论计算结果如下所示：VOΔ𝑉𝑂IOIDΔ𝐼𝐿-20V3.2V-4A16A0.8A仿真结果如下所示：VOΔ𝑉𝑂𝑉𝐶Δ𝑉𝐶IOΔ𝐼𝑂IDILΔ𝐼𝐿-19.5V3V19.5V3V-3.9A0.6A16A20A0.8A对比理论与仿真结果可以看出，二者部分存在误差，但差距不大。部分数据由于目测的原因，也存在一定的误差，但误差很小，此处不再考虑。波形图如下所示，其中图1上半部分为IO，下半部分为VO，图二为IL，图三为ID，图4为VC。图1图2图3图4二、Cuk电路仿真仿真电路图如下：电路参数如下：Vs=5V，L1=L2=0.5mH，C1=C2=100μF，R=5Ω，fS=10kHz，D=0.8。IGBT导通电阻𝑅on=1mΩ，正向导通压降𝑉on=0.1V，二极管导通电阻𝑅on=1mΩ，正向导通压降𝑉on=1mV。理论计算结果如下所示：VOΔ𝑉𝑂Δ𝑉C1IOID（𝐼𝐿1）Δ𝐼𝐿1Δ𝐼𝐿2-20V0.1V3.2V-4A16A0.8A0.8A仿真结果如下所示：VOΔ𝑉𝑂𝑉C1Δ𝑉C1IOΔ𝐼𝑂ID（𝐼𝐿1）Δ𝐼𝐿1𝐼𝐿2Δ𝐼𝐿2-19.5V0.1V24.5V3.1V-3.92A0.02A16.4A0.8A-3.9A0.8A对比理论与仿真结果可以看出，二者部分存在误差，但差距不大。部分数据由于目测的原因，也存在一定的误差，但误差很小，此处不再考虑。波形图如下图所示：图1其中，图1为VC1，图2上半部分为IO，下半部分为VO，图3上半部分为ID（𝐼𝐿1），下半部分为𝐼𝐿2。三、Buck_Boost和Cuk电路的对比1、从稳态比较（1）Cuk电路结构复杂，需要的元件较多，相应电路的分析与调节会复杂化，Buck_Boost电路结构简单，元件少，分析也较为简单。（2）Cuk电路与Buck_Boost电路相比，VO、IO相差不大，但是Cuk电路的图2图3Δ𝑉𝑂和Δ𝐼𝑂都比较小，电路稳定性好。（2）Cuk电路输入电流ID也比较稳定，波动小，对电源的要求较低，不易造成损害，Buck_Boost电路的输入电流变化剧烈，波动大，易损害电源。（4）Cuk电路流过电感的电流较小，对电感要求较低，但是𝑉C1较大，对电容要求较高。2、从动态比较Cuk电路是四阶甚至更高阶的电路，动态过程复杂，会出现超调现象，这相当于变相提高了对电感电容器件的要求，部分或全部抵消了稳态时对电感要求较低的特性。同时过渡过程较长，需要较长时间才能稳定下来。Buck_Boost结构简单，电路阶数较低，无超调现象，稳定时间短。总之，Buck_Boost电路和Cuk电路各有其特点，实际使用时应根据具体情况，综合考虑选用。