三種適合于低占空比、基于飛輪電容的BUCK變換器結(jié)構(gòu)

飛輪電容的工作原理類似于充電泵電容，可以實(shí)現(xiàn)如下功能:

（1）疊加在浮動電壓上實(shí)現(xiàn)升壓，如疊加在BUCK、BOOST變換器開關(guān)節(jié)點(diǎn)SW的電容。

（2）實(shí)現(xiàn)升降壓功能，如SEPIC電路的主功率回路電容。

（3）實(shí)現(xiàn)負(fù)壓功能，如CUK電路的主功率回路電容。

如果將飛輪電容串聯(lián)在BUCK電路的主回路，輸入電壓通過飛輪電容加到輸出電感，由于電容相當(dāng)于一個(gè)電壓源，那么，電感兩端所加的電壓為：Vin –Vc –Vo，相比Vin –Vo，電壓降低很多，就可以實(shí)現(xiàn)這種低占空比的應(yīng)用，同時(shí)還可以提高效率，下面分別介紹這三種飛輪結(jié)構(gòu)的BUCK變換器。

1、四管、雙電容、單電感結(jié)構(gòu)

電路結(jié)構(gòu)，工作過程有2個(gè)模式。

模式1：S1和S3導(dǎo)通，S2和S4截止

輸出電感激磁，輸入電壓通過C1向輸出負(fù)載提供能量，同時(shí)對C1充電；C2通過S3對輸出負(fù)載放電提供部分電感電流，因此，電感的負(fù)載電流由輸入電源（通過S1、C1）和C2同時(shí)提供。

如果C1、C2的電容相等，電感電流等于電容C1、C2的電流之和。S1、S3工作于硬開關(guān)狀態(tài)，由于S1、S3的電流降低，因此可以同時(shí)降低導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗。

模式2：S2和S3導(dǎo)通，S1和S3截止

輸出電感去磁，在前面一個(gè)階段過程結(jié)束時(shí)，由于C1、C2的電壓不平衡，當(dāng)S2、S4導(dǎo)通后，將C1、C2并聯(lián)，所以電壓高的電容將會對電壓低的電容放電，那么，S4不僅流過輸出電感續(xù)流電流，還要流過C1、C2充放電的電流，因此其導(dǎo)通損耗會增加。

主功率（S1、S3）占空比：D=2Vo/Vin

2、四管、單電容、雙電感結(jié)構(gòu)

電路結(jié)構(gòu)，工作過程有4個(gè)模式。

模式1：S1和S3導(dǎo)通，S2和S4截止

L1激磁，輸入電壓通過C1向輸出負(fù)載提供能量，同時(shí)對C1充電； L2去磁，S4續(xù)流。

模式2： S3和S4導(dǎo)通，S1和S2截止

L1、L2去磁，S3、S4續(xù)流。

模式3： S2和S4導(dǎo)通，S1和S3截止

L2激磁，電容C1放電，通過L2向輸出負(fù)載提供能量； L1去磁，S4續(xù)流。

模式4： S1和S3導(dǎo)通，S2和S4截止

L1、L2去磁，S3、S4續(xù)流。

本結(jié)構(gòu)相當(dāng)于二相工作，可以同時(shí)降低導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗。

3、六管、雙電容、三電感結(jié)構(gòu)

電路結(jié)構(gòu)，工作過程有4個(gè)模式。

模式1：S1A、S2B和S3A導(dǎo)通，S1B、S2A和S3B截止

輸入電壓通過C1向輸出負(fù)載提供能量，同時(shí)C2放電向輸出負(fù)載提供能量。

模式2： S1B、S2A和S3B導(dǎo)通，S1A、S2B和S3A 截止

輸入電壓通過C2向輸出負(fù)載提供能量，同時(shí)C1放電向輸出負(fù)載提供能量。

L1、L2為耦合電感，在模式1、模式2中正、反向工作實(shí)現(xiàn)激磁和去磁，L3激磁。

模式3：S3A和S3B導(dǎo)通，S1A、S1B、S2A和S2B截止

L1、L2的電壓短路到0， S3A和S3B續(xù)流，L3電感去磁。

通過耦合電感，實(shí)現(xiàn)48V-1V的超低的占空比。