基本雙向轉換器電路的構成

　　本節介紹Buck、Boost、Buck－Boost和Cuk PWM DC/DC轉換器雙向電能流動(dòng)電路的構成。

　　所謂Buck、Boost、Buck Boost和Cuk雙向電能轉換電路，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(shuō)輸人端和輸出端可以互換。要使PWM DC/DC轉換器具有這種功能，必須要解決電流雙流動(dòng)的問(wèn)題，同時(shí)在電流正、反向流動(dòng)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轉換器電路具有這樣的功能呢，最簡(jiǎn)單的辦法是在原電路的三極管（開(kāi)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(kāi)關(guān)管)，組成兩個(gè)可以反向導通的三極管開(kāi)關(guān)S和S。S與S按互補的方式工作，即當S導通時(shí)，正向電流通過(guò)原有的三極管和原有的二極管流通；當S導通時(shí)，反向電流通過(guò)后加的三極管和二極管流通。這樣不僅實(shí)現了正、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轉換器，改成雙向Buck、Boost、Buck－Boost和Cuk PWM DC/DC轉換器電路后的電路如圖1所示。

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

　　根據轉換器電壓轉換比(增益)的定義，當Ui端為輸入端(電源)、U。端為輸出端(負載)時(shí)，電壓轉換比(增益)M＝ ；當U。端為輸人端(電源)Ui，端為輸出端(負載)時(shí)電壓

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

　　對雙向Buck轉換器電路：

　　對雙向Boost 4專(zhuān)換器電路：

　　對雙向Buck－Boost轉換電路及Cuk轉換器電路：

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

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

　　圖1所示為電能雙向流動(dòng)的Cuk轉換器電路，它與圖1（a）所示的Cuk轉換器電路不同的是：開(kāi)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(kāi)關(guān)管（PNP型三極管）V2。兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的基極并聯(lián)，經(jīng)限流電阻R后接上PWM脈寬調制信號。

　　圖1 電能雙向流動(dòng)的Cuk轉換器電路

　　圖1所示的電路，如果右端為下正上負的電壓源，左端為負載電阻，電能從右端傳向左端，所得的輸出電壓為上正下負。反之，電壓源如在左端（上正下負），右端接負載電阻，則電能從左端傳向右端，則負上電壓為下正上負。圖1所示的電路，當負載電流12過(guò)小時(shí)會(huì )出現不連續導電工作模式，二極管電流降至零以后，二極管不能反向流過(guò)電流。但電路中有旁路三極管可以導通反向電流。因此，在任何小負載電流時(shí)都不會(huì )出現不連續工作模式。這對于電路的穩定運行是極為有利的。