簡析BOOST-BUCK變換器

摘要：本文提出一種新型的BOOST-BUCK變換器，該變換器具有輸入輸出電流連續，輸出電壓可調范圍大等優點。由于該變換器的輸入電流連續，該變換器適合于功率因數校正電路，且其實現較為簡單。該變換器的輸出電壓可調范圍大，可以大于或小于輸入電壓，這很好的克服了傳統的BOOST變換器輸出電壓必須大于輸入的缺點。理論分析，仿真和實驗均驗證了該變換器的實用性。 敘詞：BOOST-BUCK變換器，BOOST變換器，功率因數校正。 Abstract：A novel BOOST-BUCK converter is proposed in this paper. The converter has a continue input and output current, and wide output voltage range. For the continuous input current, the converter can be used in power factor corrector, and the realization is simple. Since the output voltage could be bigger or smaller than the input voltage, the converter can solve the limitation of the boost converter that its output voltage must bigger than the input voltage. The proposed converter is analyzed, simulated and experimentally verified. Keyword：BOOST-BUCK converter, BOOST converter, PFC.
Ⅰ 引言

　　目前，功率因數校正問題是許多電器設備都需要解決的問題。對此，人們提出了許多的電路拓撲和控制方案來解決它。其中運用較為廣泛的是利用BOOST型變換器來做功率因數校正。這是因為BOOST變換器具有許多其他電路拓撲所不具有的優點，例如輸入電流連續，控制簡單等。但是BOOST變換器的輸出電壓必須要比輸入電壓高，這使得在許多場合中需要再增加一級直流變換器來調整其輸出電壓，例如BUCK變換器。電路如圖1所示，造成了電路成本高，驅動復雜等缺點。對此本文提出了一種新型的BOOST-BUCK電路拓撲，其電路結構如圖2所示。該變換器具有BOOST型變換器的大多數的優點，同時還具有輸出電壓可調范圍大，輸出電流連續等優點。比較圖1和圖2，我們可以看出BOOST-BUCK變換器是由BOOST變換器加BUCK變換器集成而成的，通過共用功率MOS管Ms來實現功率因數校正和輸出電壓的調節的。

　　文獻【2】指出，當利用BOOST變換器做功率因數校正時存在兩種主要方法，利用乘法器方法和電壓跟隨方法。相對于前一種方法，后一種方法僅需要一個開環控制來保持恒定的占空比。當BOOST電路工作在恒占空比的DCM狀態就可以實現很高的功率因數。輸入電流連續并且近似為正弦波，而且輸入電流連續可以進一步減小輸入的EMI濾波器。本文采用恒占空比方法來實現功率因數校正。

　　在穩定狀態，功率MOS管工作在固定的頻率和固定的脈寬。相對于BOOST變換器，其工作于DCM狀態來實現輸入的高功率因數；而BUCK變換器則隨著負載的變化或工作在CCM或DCM狀態。在一個開關周期內，輸入電源相當于一個直流電源，為了分析的方便，我們把圖2簡化一下，如圖3所示。