基本雙向轉(zhuǎn)換器電路的構(gòu)成

　　本節(jié)介紹Buck、Boost、Buck－Boost和Cuk PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器雙向電能流動電路的構(gòu)成。

　　所謂Buck、Boost、Buck Boost和Cuk雙向電能轉(zhuǎn)換電路，即電能可以從輸入端流向輸出端，也可以從輸出端流向輸入端，或者說輸人端和輸出端可以互換。要使PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器具有這種功能，必須要解決電流雙流動的問題，同時(shí)在電流正、反向流動的同時(shí)又不使其等效電路發(fā)生變化。如何使Buck、Boost、Buck￣Boost和Cuk等PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器電路具有這樣的功能呢，最簡單的辦法是在原電路的三極管（開關(guān)管）上并聯(lián)一只工極管，在原電路的二極管上反并聯(lián)一只三極管(開關(guān)管)，組成兩個(gè)可以反向?qū)ǖ娜龢O管開關(guān)S和S。S與S按互補(bǔ)的方式工作，即當(dāng)S導(dǎo)通時(shí)，正向電流通過原有的三極管和原有的二極管流通；當(dāng)S導(dǎo)通時(shí)，反向電流通過后加的三極管和二極管流通。這樣不僅實(shí)現(xiàn)了正、反向電流的流通，也不使等效電路發(fā)生變化，將單向Buck、Bcost、Buck Boost和Cuk PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器，改成雙向Buck、Boost、Buck－Boost和Cuk PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器電路后的電路如圖1所示。

　　所謂互補(bǔ)方式工作，即在DUTS期間(DU為占空比，Ts為開關(guān)周期)開關(guān)S開通，S關(guān)斷；在(1 － DU)Ts，期間開關(guān)s開通，S關(guān)斷。

　　根據(jù)轉(zhuǎn)換器電壓轉(zhuǎn)換比(增益)的定義，當(dāng)Ui端為輸入端(電源)、U。端為輸出端(負(fù)載)時(shí)，電壓轉(zhuǎn)換比(增益)M＝ ；當(dāng)U。端為輸人端(電源)Ui，端為輸出端(負(fù)載)時(shí)電壓

　　轉(zhuǎn)換比．稱M為正向轉(zhuǎn)換比，M為反向轉(zhuǎn)換比，同時(shí)。如果令互補(bǔ)占空比DU＝1—Du，則1—Du＝Du，故：

　　對雙向Buck轉(zhuǎn)換器電路：

　　對雙向Boost 4專換器電路：

　　對雙向Buck－Boost轉(zhuǎn)換電路及Cuk轉(zhuǎn)換器電路：

　　可見，雙向Buck轉(zhuǎn)換器電路的反向工作轉(zhuǎn)換比M與Boost轉(zhuǎn)換器相同；雙向Boost轉(zhuǎn)換器電路的反向工作轉(zhuǎn)換比而與Buck轉(zhuǎn)換器相同；雙向Buck￣Boost轉(zhuǎn)換器與Cuk轉(zhuǎn)換器電路的正、反向工作轉(zhuǎn)換比相同。

　　雙向轉(zhuǎn)換器電路作為PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)也具有較好的特性。例如，Cuk雙向轉(zhuǎn)換器可以作為電流充電轉(zhuǎn)換器，當(dāng)DU＝0.5，M＝1，M＝1時(shí)，如果Ui＞U。時(shí)，則電能Ui向U。流動；當(dāng)Ui，＜U。時(shí)，則電能由U。向Ui流動，以保持Ui與Uo。永遠(yuǎn)相等。

　　圖1所示為電能雙向流動的Cuk轉(zhuǎn)換器電路，它與圖1（a）所示的Cuk轉(zhuǎn)換器電路不同的是：開關(guān)管V1（NPN型三極管）兩端反并聯(lián)了一只二極管DZ；二極管D1上反并聯(lián)了一只開關(guān)管（PNP型三極管）V2。兩個(gè)開關(guān)管的基極并聯(lián)，經(jīng)限流電阻R后接上PWM脈寬調(diào)制信號。

　　圖1 電能雙向流動的Cuk轉(zhuǎn)換器電路

　　圖1所示的電路，如果右端為下正上負(fù)的電壓源，左端為負(fù)載電阻，電能從右端傳向左端，所得的輸出電壓為上正下負(fù)。反之，電壓源如在左端（上正下負(fù)），右端接負(fù)載電阻，則電能從左端傳向右端，則負(fù)上電壓為下正上負(fù)。圖1所示的電路，當(dāng)負(fù)載電流12過小時(shí)會出現(xiàn)不連續(xù)導(dǎo)電工作模式，二極管電流降至零以后，二極管不能反向流過電流。但電路中有旁路三極管可以導(dǎo)通反向電流。因此，在任何小負(fù)載電流時(shí)都不會出現(xiàn)不連續(xù)工作模式。這對于電路的穩(wěn)定運(yùn)行是極為有利的。