升降压斩波电路的工程应用

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1、摘要木文首先对基木的四种直流斩波电路进行了详细分析，深入的了解了基木斩波电路的工作原理进而为其他斩波电路的设计捉供了一种设计思想。介绍了--种新颖的具有升降压功能的DC/DC变换器的设计与实现，具体地分析了该DC/DC变换器的设计，包括其拓扑结构、工作模式和储能电感参数设计等。乂针对常规的斩波电路存在着输入功率因数低，输入电流存在死区、呈尖顶状、含有高次谐波等方面的缺点。在分析常规的升压斩波电路输入电流变化规律的基础上，采用高频软开关技术和引入电流反馈的方式,提出改进型的升压斩波电路，在保证扩大升压比的同时使输入电流的畸变现象

2、得到改善。关键词：斩波电路，DC/DC变换器，高频软开关第1章基本斩波电路1.1降压斩波电路降压斩波电路的原理图和工作波形如图1-1所示。电路使用一个全控器件V,为IGBT,为在V关断是给负载的电杆电流捉供通道，设置了续流二极管VD。a)uE0b)/g4/offC)图1-1降压斩波电路的原理图和波形a）电路图b）电流连续时的波形c）电流断续时的波形降压斩波电路工作原理：当沪o时刻驱动V导通，电源购负载供电，负载电圧叫=E,负载电流-按指数曲线上升；当FZ1时刻控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压暫近似为零，负载电流呈

3、指数曲线下降。为了使负载电流连续R脉动小通常使出接的电感厶值较大。至一个周期T结束，再驱动V导通，巫复上一周期过程。当电路工作处于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等,如图l-lb所示。负载电压的平均值为(1-1)式中匚“为V处于通态的时间；为V处于断态的时间；T为开关周期；。为导通占空比。负载电流的平均值为(1-2)负载:电流衰减至零，会出现负载:电流断续的悄况。若负载中的L比较小时，在V关断后到了t2时刻，如图1-1所示,根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路有二种控制方式:1)保持开关周期T不变，调节开关

4、导通时间/如不变，称为PWM。2)保持开关导通时间心加不变，改变开关周期T,称为频率调制或调频型。3)/如和T都可调，使占空比改变，称为混合型。其中方式1)应用披多。1.2升压斩波电路升圧斩波电路的原理图和工作波形如图1-2所示。升压斩波电路工作原理：首先假设L和C值很大。当V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定人，电容C向负载R供电，输出电圧“0恒定。当V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。设V通态的时间为/如，此阶段L上积蓄的能量为Eig；设V断态的时间为f叨•，则此期间电感L释放能量为(%_

5、E)讣叨电路处于稳态时，一个周期T中电感厶积蓄能量与释放能量相等，即Eg=(%-E叽(1-3)化简得«0=—E=——E(1-4)foffhffTt式中一为升压比；升压比的倒数记作0,即/?=—则0和a的关系为(1-5)所以输出电压为(1一6)图1-2升压斩波电路及波形a）电路图b）波形升压斩波电路能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因:一是I,储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C可以将输出电压保持住。1.3升降压斩波电路升降压斩波电路的原理图和工作波形如图1-3所示。升压斩波电路工作原理：当V导通时，电源E经V向L供电使

6、其贮能，此时电流为方向如图l・3a所示。同时，电容C维持输出电压恒定并向负载R供电，这时U[=E。此后，使V断时，L屮储存的能最向负载释放，电流为方向如图l・3a所示。可见负载电圧极性为上负下正，与电源电压极性相反，这时UL=-Woo■▲b)图1-3升降压斩波电路a)电路图b)波形稳态时，一•个周期T内电感L两端电压“厶对时间的积分为零，即£ULdt=『UL伽3+JUL(off)dt二Et()n-况0切二0(1-7)所以输出电压为：/t(7血=^E=—E=-^—E(1-8)lofi-T-foN1一Gton为v处于通态的吋间，/

7、册为v处于断态的吋间。若改变导通比a,则输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0vavl/2时为降压，当/2

8、路相当于开关S在A、B两点Z间交替切换。稳态时电容C的电流在一周期内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零，on•f+(1-9)T—CM)on由此可得:(1-10)假设电容C很大使电容电压他的脉动足够小。当开关S合到B点时，B点电压竹二0,A点屯压UA=-uc；当S合到A点