直流斩波电路

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1、第六章直流斩波电路DCtoDCConverters(DCChoppers)1本章主要内容非隔离型斩波电路BUCK电路，BOOST电路，BUCK-BOOST电路，CUK电路。隔离型斩波电路正激变换电路，反激变换电路，推挽式变换电路，半桥变换电路，全桥逆变电路。DCtoDCConverters2DC/DC直流降压电路6.1.1直流斩波的基本工作原理3直流－直流变换方案一:电阻降压6.1.1直流斩波的基本工作原理4直流－直流变换方案二:串联晶体管6.1.1直流斩波的基本工作原理5直流－直流变换方案三:串联单刀双掷

2、开关,理想开关,无损耗6.1.1直流斩波的基本工作原理66.1.1直流斩波的基本工作原理直流－直流变换方案三:串联单刀双掷开关,理想开关,无损耗7串联LC，滤出谐波,，滤波器的截止频率<<开关频率6.1.1直流斩波的基本工作原理直流－直流变换方案三:串联单刀双掷开关,理想开关,无损耗8BUCK电路增加控制回路6.1.1直流斩波的基本工作原理直流－直流变换方案三:串联单刀双掷开关,理想开关,无损耗9定频调宽控制(PulseWidthModulation)实现：保持斩波周期不变，只改变开关导通时间，输出电压脉冲

3、宽度随之改变。特点：电路基本工作频率固定，滤除输出电压中高次谐波的滤波器，设计较容易。6.1.2直流斩波电路的基本控制方式10定宽调频控制(PulseFrequencyModulation，简称PFM)实现：保持导通时间不变，改变斩波周期，即改变脉冲频率，达到改变占空比的目的，从而改变电路输出电压平均值。特点：斩波电路和控制电路简单，但电路的控制频率是变化的，输出滤波器设计较困难。6.1.2直流斩波电路的基本控制方式11调频调宽控制实现：同时改变斩波电路的工作周期和开关的导通时间，所以也称为混合控制（Mix

4、edControl）。特点是：可大幅度改变输出电压大小，但也存在着由于频率变化所引起的滤波器设计较困难的问题。6.1.2直流斩波电路的基本控制方式12电路结构全控型器件若为晶闸管，需有辅助关断电路续流二极管，在V关断期间续流负载出现的反电动势典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载，大多数情况为反电动势负载6.2.1降压斩波电路的结构及工作原理13工作原理开关V有驱动信号时，导通，则VD截止。L储存能量，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数曲线上升。6.2.1降压斩波电路的结构及工作

5、原理14工作原理控制V关断后，VD导通续流。uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。6.2.1降压斩波电路的结构及工作原理15电感足够大，电流连续。则电路稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等负载电压平均值：输出负载电压平均值最大为E，改变占空比可改变输出电压大小，所以此电路为降压斩波电路。6.2.1降压斩波电路的结构及工作原理16应用：降压型直流开关电源稳压器，不可逆直流调速系统。不考虑元件损耗，电路输入功率与输出功率相等。6.2.1降压斩波电路的结构及工作原理

6、17储存电能电路结构保持输出电压6.2.2升压斩波电路的结构及工作原理18工作原理V导通时，VD截止，电源向电感提供能量，负载消耗能量由电容提供。负载电压等于电容电压。电感、电容足够大，可认为负载电压和电源电流恒定。6.2.2升压斩波电路的结构及工作原理19工作原理V关断时，VD导通，电源和电感同时向负载供电，电容充电。负载电压高于电源电压。6.2.2升压斩波电路的结构及工作原理20工作原理6.2.2升压斩波电路的结构及工作原理21电路数量关系设V通态的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为设V断态的时间为t

7、off，则此期间电感L释放能量为稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等：化简得：T/toff>1，输出电压高于电源电压，故为升压斩波电路6.2.2升压斩波电路的结构及工作原理22电压升高的原因：电感L储能使电压泵升；电容C可将输出电压保持住。如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由负载R消耗，即：升压斩波电路也可看作为直流变压器注意：升压斩波电路输出电压不可能低于输入电压。占空比不要接近为1，以免电路损耗。6.2.2升压斩波电路的结构及工作原理23电路结构6.2.3升降压斩波电路的结构及工作原理2

8、4基本工作原理V导通时，VD截止，电源向电感提供能量，电感储能；负载能量由电容提供。电容电压极性下正上负，与电源极性相反。6.2.3升降压斩波电路的结构及工作原理25基本工作原理V关断时，电感释放能量，同时提供给负载和向电容充电。电容电压极性下正上负，与电源极性相反。6.2.3升降压斩波电路的结构及工作原理26数量关系稳态时，一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零，即所以输出电压为：6.2.3升降压斩波电