第5章 斩波电路2016分析课件.ppt

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1、5.1基本斩波电路5.2复合斩波电路和多相多重斩波电路5.3带隔离的直流直流变流电路第5章直流-直流斩波电路1直流－直流变换器作用：固定直流－可控直流。变换器中的功率器件工作于开关状态。应用：直流开关电源，直流电机驱动。直流－直流变换器的系统组成第5章直流-直流斩波电路2■间接直流变流电路◆在直流变流电路中增加了交流环节。◆在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称为直—交—直电路。第5章直流-直流斩波电路■直流-直流变流电路（DC/DCConverter）包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。■直接直流变流电路◆也称斩波电路（DC

2、Chopper）。◆功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。输入与输出之间不隔离。隔离，能量变换？3第5章直流-直流斩波电路直流－直流变换器的主要种类：基本结构：降压变换器（Buckconverter)升压变换器（Boostconverter)复合结构：升降压变换器（Buck－Boostconverter)全桥变换器（fullbridgeconverter)4控制输出电压vo平均值的方法：控制开关通断时间。直流－直流变换器又称斩波器，开关器件应为全控型。5.1.1降压斩波电路5直流－直流变换器的三种控制方式（改变占空比的方式）脉冲宽度调

3、制PWM（PulseWidthModulation）周期不变，通过导通时间的改变，控制输出电压。脉冲频率调制PFM（PulseFrequencyModulation）导通时间不变，改变导通的周期来改变输出电压。混合型调制：ton和Ts都可调，以改变占空比。PWM（脉冲宽度调制）是直流－直流变换器中最常用的控制方法。5.1.1降压斩波电路6脉冲宽度调制电路5.1.1降压斩波电路7平均输出电压1.基本的降压变换电路假定：恒定的输入电压、理想的开关、纯电阻负载5.1.1降压斩波电路8基本电路的缺陷实际的负载应为感性。即使是阻性负载，负载回路中仍会存在分布

4、电感。开关断开时，必须有吸收电感储能的回路，否则开关会因过压而损坏。输出电压波动太大（0或Vd）解决方法增加二极管，形成续流回路，吸收电感储能。负载侧接入低通滤波器（由电感和电容构成），减小输出电压的波动。5.1.1降压斩波电路9低通滤波器续流二极管滤波器输入电压2.实用的降压变换电路变换器输出电压10低通滤波器的作用滤波器输入电压包含直流分量Vo和谐波分量谐波分量直流分量Vo滤波器输入电压谐波分量的频率为开关频率的整数倍滤波器的转折频率fc远小于开关频率fs，可滤除输出电压中的谐波开关频率fs转折频率开关频率fs输出电压11续流二极管的作用续流

5、二极管开关闭合时，二极管反向截止，Vd通过电感向负载提供电流。开关断开时，电感中的电流通过二极管续流，向负载释放电感中的储能。采用滤波器后，如何简便地计算滤波器输出电压平均值？12稳态的含义：电压、电流为重复的周期波。电感电流稳态时电感电流稳态时电感电压在一个周期内的平均值为零。面积A＝面积B3.稳态电路中电感上电压、电流的特点L伏秒平衡原则13电容电压稳态时电容电压稳态时电容电流在一个周期内的平均值为零。面积A＝面积B4.稳态电路中电容上电压、电流的特点C安秒平衡原则14电感中的平均电流等于平均输出电流Io。（因为稳态时电容上的平均电流是零）假设

6、滤波电容非常大，则近似认为输出电压恒定。电感电流连续和断续时电路的工作特性不同。5.稳态时降压变换电路的特点156.连续导通的工作模式连续导通模式：电感电流连续，即iL(t)>0开关闭合时,二极管反向截止开关断开时，iL通过二极管续流16求取连续导通模式下输出电压平均值方法1：利用电感上的伏秒平衡原则17方法2：从滤波器输入电压平均值入手18输出电功率忽略电路元件上的损耗，可得输入功率Pd等于输出功率Po连续导通模式下的降压变换器可等效为直流降压变压器，变压比可通过占空比D在0～1之间连续调节。尽管电流Id也符合变压器的关系，但电流波形在一个周期

7、中是跳变的，含有大量谐波。19iL断续仅依靠电容向负载供电vL=0断续导通时的情况(负载较轻时，IL减小，将不连续）7断续导通工作模式临界点-电流是否连续?208输出电压的脉动率（连续导通模式）实际上，电容值有限，输出电压存在脉动。前面的分析中，滤波电容足够大，使得求解电压脉动时，假设IL中的脉动分量流向电容，而平均值分量流向电阻。思想21求解电压脉动电压脉动率22合理选择转折频率可有效减小电压脉动率连续导通模式下，电压脉动率与输出功率无关。在开关型直流电源中，输出电压的脉动率一般小于1％，所以前面采取的假设是合理的。239电机负载斩波电路降压斩

8、波电路的原理图及波形a）电路图b）电流连续时的波形◆电路分析负载中出现反电动势---Em，R≠0◆工作原理☞t=0，V导通