第十一讲直流斩波电路分析

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1、第十一讲直流斩波电路分析直流斩波电路（DCChopper）将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电也称为直接直流--直流变换器（DC/DCConverter）一般是指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流—交流—直流习惯上，DC—DC变换器包括以上两种情况，且甚至更多地指后一种情况直流斩波电路的种类6种基本斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，其中前两种是最基本的电路复合斩波电路——不同基本斩波电路组合多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合第十一讲直流斩波电路分析11.1基本斩波电路11.1.1降压斩波电路11.1.

2、2升压斩波电路11.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路11.1.4Sepic斩波电路和Zeta斩波电路11.2复合斩波电路和多相多重斩波电路11.2.1电流可逆斩波电路11.2.2桥式可逆斩波电路11.2.3多相多重斩波电路11.1基本斩波电路重点介绍最基本的两种基本电路---降压斩波电路和升压斩波电路11.1.1降压斩波电路11.1.2升压斩波电路11.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路11.1.4Sepic斩波电路和Zeta斩波电路返回11.1.1降压斩波电路斩波电路的典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载，两种情况下负载中均会出现反电动势，如图中EM所示图3-1降压斩波电路的

3、原理图及波形a）电路图b）电流连续时的波形c）电流断续时的波形工作原理t=0时刻驱动V导通，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t=t1时刻控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小通常使串接的电感L值较大返回动画11.1.1降压斩波电路数量关系电流连续时，负载电压平均值ton——V通的时间toff——V断的时间a--导通占空比Uo最大为E，减小占空比a，Uo随之减小。因此称为降压斩波电路。负载电流平均值电流断续时，Uo被抬高，一般不希望出现（3-1）（3-2）11.1.1降压斩波电路斩波电路三种控制

4、方式（根据对输出电压平均值进行调制的方式不同而划分）T不变，变ton—脉冲宽度调制（PWM）ton不变，变T—频率调制ton和T都可调，改变占空比—混合型基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行分析V通态期间，设负载电流为i1，可列出如下方程：（3-3）设此阶段电流初值为I10，=L/R，解上式得V断态期间，设负载电流为i2，可列出如下方程：设此阶段电流初值为I20，解上式得：当电流连续时，有：11.1.1降压斩波电路（3-5）（3-4）（3-6）（3-7）（3-8）即V进入通态时的电流初值就是V在断态阶段结束时的电流值，反过来，V进入断态时的电流初值就是V在通态阶段结束时的电流值。由式

5、（3-4）、（3-6）、（3-7）、（3-8）得出：式中:；；。由图3-1b可知，I10和I20分别是负载电流瞬时值的最小值和最大值。11.1.1降压斩波电路（3-9）（3-10）11.1.1降压斩波电路把式（3-9）和式（3-10）用泰勒级数近似，可得上式表示了平波电抗器L为无穷大，负载电流完全平直时的负载电流平均值Io，此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。（3-11）从能量传递关系出发进行的推导由于L为无穷大，故负载电流维持为Io不变电源只在V处于通态时提供能量，为在整个周期T中，负载一直在消耗能量，消耗的能量为一周期中，忽略损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等，即则11.1.1

6、降压斩波电路（3-12）（3-13）11.1.1降压斩波电路在上述情况中，均假设L值为无穷大，负载电流平直的情况。这种情况下，假设电源电流平均值为I1，则有其值小于等于负载电流Io，由上式得即输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器。（3-14）（3-15）负载电流断续的情况：I10=0，且t=tx时，i2=0，利用式（3-7）和式（3-6）可求出tx为：电流断续时，tx

7、管VD即关断，负载两端电压等于EM。输出电压平均值为：Uo不仅和占空比a有关，也和反电动势EM有关。此时负载电流平均值为（3-18）（3-19）11.1.2升压斩波电路1.升压斩波电路的基本原理工作原理假设L值很大，C值也很大V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压uo为恒值，记为Uo。设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为V断时，E和L共同向C充电