直流直流變流電路課件

1、關(guān)于直流直流變流電路課件第一張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月引言直流-直流變流電路（DC/DC Converter）包括直接直流變流電路和間接直流變流電路。 直接直流變流電路 也稱(chēng)斬波電路（DC Chopper）。 功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電。 一般是指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟姡@種情況下輸入與輸出之間不隔離。 間接直流變流電路 在直流變流電路中增加了交流環(huán)節(jié)。 在交流環(huán)節(jié)中通常采用變壓器實(shí)現(xiàn)輸入輸出間的隔離，因此也稱(chēng)為直交直電路。 第二張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1 基本斬波電路 5.1.1 降壓斬波電路 5.1.2 升壓斬波電路 5.1.

2、3 升降壓斬波電路和Cuk斬波電路 5.1.4 Sepic斬波電路和Zeta斬波電路第三張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1.1 降壓斬波電路圖5-1 降壓斬波電路的原理圖及波形a）電路圖 b）電流連續(xù)時(shí)的波形 c）電流斷續(xù)時(shí)的波形 降壓斬波電路（Buck Chopper） 電路分析 使用一個(gè)全控型器件V，圖中為IGBT，若采用晶閘管，需設(shè)置使晶閘管關(guān)斷的輔助電路。 設(shè)置了續(xù)流二極管VD，在V關(guān)斷時(shí)給負(fù)載中電感電流提供通道。 主要用于電子電路的供電電源，也可拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)或帶蓄電池負(fù)載等，后兩種情況下負(fù)載中均會(huì)出現(xiàn)反電動(dòng)勢(shì)，如圖中Em所示。 工作原理 t=0時(shí)刻驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，電源E向

3、負(fù)載供電，負(fù)載電壓uo=E，負(fù)載電流io按指數(shù)曲線(xiàn)上升。 t=t1時(shí)控制V關(guān)斷，二極管VD續(xù)流，負(fù)載電壓uo近似為零，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線(xiàn)下降，通常串接較大電感L使負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小。 第四張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1.1 降壓斬波電路基本的數(shù)量關(guān)系 電流連續(xù)時(shí) 負(fù)載電壓的平均值為 負(fù)載電流平均值為 式中，ton為V處于通態(tài)的時(shí)間，toff為V處于斷態(tài)的時(shí)間，T為開(kāi)關(guān)周期，為導(dǎo)通占空比，簡(jiǎn)稱(chēng)占空比或?qū)ū取?電流斷續(xù)時(shí)，負(fù)載電壓uo平均值會(huì)被抬高，一般不希望出現(xiàn)電流斷續(xù)的情況。 斬波電路有三種控制方式 脈沖寬度調(diào)制（PWM）：T不變，改變ton。 頻率調(diào)制：ton不變，改變

4、T。 混合型：ton和T都可調(diào)，改變占空比(5-1)(5-2)第五張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1.1 降壓斬波電路對(duì)降壓斬波電路進(jìn)行解析 基于分時(shí)段線(xiàn)性電路這一思想，按V處于通態(tài)和處于斷態(tài)兩個(gè)過(guò)程來(lái)分析，初始條件分電流連續(xù)和斷續(xù)。 電流連續(xù)時(shí)得出式中， ， ， ， ，I10和I20分別是負(fù)載電流瞬時(shí)值的最小值和最大值。 把式（5-9）和式（5-10）用泰勒級(jí)數(shù)近似，可得 平波電抗器L為無(wú)窮大，此時(shí)負(fù)載電流最大值、最小值均等于平均值。 (5-9)(5-10)(5-11)第六張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1.1 降壓斬波電路(5-2)所示的關(guān)系還可從能量傳遞關(guān)系簡(jiǎn)

5、單地推得，一個(gè)周期中，忽略電路中的損耗，則電源提供的能量與負(fù)載消耗的能量相等，即 則假設(shè)電源電流平均值為I1，則有 其值小于等于負(fù)載電流Io，由上式得 即輸出功率等于輸入功率，可將降壓斬波器看作直流降壓變壓器。(5-12)(5-13)(5-14)(5-15)第七張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1.1 降壓斬波電路電流斷續(xù)時(shí)有I10=0，且t=ton+tx時(shí)，i2=0，可以得出 電流斷續(xù)時(shí)，txtoff，由此得出電流斷續(xù)的條件為 輸出電壓平均值為 負(fù)載電流平均值為 (5-16)(5-17)(5-18)(5-19)第八張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1.1 降壓斬波電路

6、例5-1 在圖5-1a所示的降壓斬波電路中，已知E=200V，R=10，L值極大，Em=30V，T=50s，ton=20s,計(jì)算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。 解：由于L值極大，故負(fù)載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為 輸出電流平均值為 第九張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1.1 降壓斬波電路例5-2 在圖5-1a所示的降壓斬波電路中，E=100V， L=1mH，R=0.5，Em=10V，采用脈寬調(diào)制控制方式，T=20s，當(dāng)ton=5s時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io，計(jì)算輸出電流的最大和最小值瞬時(shí)值并判斷負(fù)載電流是否連續(xù)。 解：由題目已知條件可得：當(dāng)ton=

7、5s時(shí)，有 由于 所以輸出電流連續(xù)。第十張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1.1 降壓斬波電路此時(shí)輸出平均電壓為 輸出平均電流為 輸出電流的最大和最小值瞬時(shí)值分別為 第十一張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1.2 升壓斬波電路0iGE0ioI1a)b)圖5-2 升壓斬波電路及其工作波形a）電路圖 b）波形 升壓斬波電路 工作原理 假設(shè)L和C值很大。 V處于通態(tài)時(shí)，電源E向電感L充電，電流恒定I1，電容C向負(fù)載R供電，輸出電壓Uo恒定。 V處于斷態(tài)時(shí)，電源E和電感L同時(shí)向電容C充電，并向負(fù)載提供能量。 基本的數(shù)量關(guān)系 當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中電感L積蓄的能量與釋放

8、的能量相等，即 化簡(jiǎn)得 上式中的 (5-20)(5-21)第十二張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1.2 升壓斬波電路將升壓比的倒數(shù)記作，即 ，則和導(dǎo)通占空比有如下關(guān)系 式（5-21）可表示為 輸出電壓高于電源電壓，關(guān)鍵有兩個(gè)原因：一是L儲(chǔ)能之后具有使電壓泵升的作用，二是電容C可將輸出電壓保持住。 如果忽略電路中的損耗，則由電源提供的能量?jī)H由負(fù)載R消耗，即 輸出電流的平均值Io為 電源電流I1為 (5-22)(5-23)(5-24)(5-25)(5-26)第十三張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1.2 升壓斬波電路例5-3 在圖5-2a所示的升壓斬波電路中，已知E=50

9、V，L值和C值極大，R=20，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)T=40s，ton=25s時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。 解：輸出電壓平均值為： 輸出電流平均值為：第十四張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1.2 升壓斬波電路ttTEiOOi1i2I10I20I10tontoffuotOTOEtc)uoioi1i2t1t2txtontoffI20a)b)圖5-3 用于直流電動(dòng)機(jī)回饋能量的升壓斬波電路及其波形a）電路圖 b）電流連續(xù)時(shí) c）電流斷續(xù)時(shí) 典型應(yīng)用 一是用于直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，二是用作單相功率因數(shù)校正（Power Factor CorrectionPFC）電路，三是用于

10、其他交直流電源中。 以用于直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)為例 在直流電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)時(shí)把電能回饋給直流電源。 電動(dòng)機(jī)電樞電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作狀態(tài)。 直流電源的電壓基本是恒定的，不必并聯(lián)電容器。 基于分時(shí)段線(xiàn)性電路思想，電流連續(xù)時(shí)得L為無(wú)窮大時(shí)電樞電流的平均值Io為 (5-36)結(jié)束第十五張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1.2 升壓斬波電路當(dāng)電樞電流斷續(xù)時(shí)，可求得i2持續(xù)的時(shí)間tx，即 當(dāng)txt0ff時(shí)，電路為電流斷續(xù)工作狀態(tài)，txt0ff是電流斷續(xù)的條件，即 tOTOEtc)uoioi1i2t1t2txtontoffI20圖5-3 用于直流電動(dòng)機(jī)回饋能量的升壓斬波電路及其波形c）電流斷續(xù)時(shí)(5-

11、37)(5-38)第十六張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1.3 升降壓斬波電路和Cuk斬波電路a)圖5-4 升降壓斬波電路及其波形a）電路圖 b）波形 升降壓斬波電路 工作原理 V導(dǎo)通時(shí)，電源E經(jīng)V向L供電使其貯能，此時(shí)電流為i1，同時(shí)C維持輸出電壓恒定并向負(fù)載R供電。 V關(guān)斷時(shí)，L的能量向負(fù)載釋放，電流為i2，負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反，該電路也稱(chēng)作反極性斬波電路。 基本的數(shù)量關(guān)系 穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T內(nèi)電感L兩端電壓uL對(duì)時(shí)間的積分為零，即 當(dāng)V處于通態(tài)期間，uL=E；而當(dāng)V處于斷態(tài)期間，uL=-uo。于是： (5-39)(5-40)第十七張，PPT共四十六頁(yè)，

12、創(chuàng)作于2022年6月5.1.3 升降壓斬波電路和Cuk斬波電路所以輸出電壓為：改變導(dǎo)通比，輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng)01/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/21時(shí)為升壓，因此將該電路稱(chēng)作升降壓斬波電路。 電源電流i1和負(fù)載電流i2的平均值分別為I1和I2，當(dāng)電流脈動(dòng)足夠小時(shí)，有 由上式可得 如果V、VD為沒(méi)有損耗的理想開(kāi)關(guān)時(shí)，則輸出功率和輸入功率相等，即 (5-41)(5-42)(5-43)(5-44)第十八張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1.3 升降壓斬波電路和Cuk斬波電路圖5-5 Cuk斬波電路及其等效電路a） 電路圖 b） 等效電路 Cuk斬波電路 工作原理 V導(dǎo)

13、通時(shí)，EL1V回路和RL2CV回路分別流過(guò)電流。 V關(guān)斷時(shí)，EL1CVD回路和RL2VD回路分別流過(guò)電流。 輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。 基本的數(shù)量關(guān)系 C的電流在一周期內(nèi)的平均值應(yīng)為零，即(5-45)第十九張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1.3 升降壓斬波電路和Cuk斬波電路 由(5-45)得 從而可得 由L1和L2的電壓平均值為零，可得出輸出電壓Uo與電源電壓E的關(guān)系 與升降壓斬波電路相比，Cuk斬波電路有一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，其輸入電源電流和輸出負(fù)載電流都是連續(xù)的，且脈動(dòng)很小，有利于對(duì)輸入、輸出進(jìn)行濾波。(5-46)(5-47)(5-48)第二十張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于

14、2022年6月5.1.4 Sepic斬波電路和Zeta斬波電路Sepic斬波電路 工作原理 V導(dǎo)通時(shí)，EL1V回路和C1VL2回路同時(shí)導(dǎo)電，L1和L2貯能。 V關(guān)斷時(shí)，EL1C1VD負(fù)載回路及L2VD負(fù)載回路同時(shí)導(dǎo)電，此階段E和L1既向負(fù)載供電，同時(shí)也向C1充電（C1貯存的能量在V處于通態(tài)時(shí)向L2轉(zhuǎn)移）。 輸入輸出關(guān)系 圖5-6 a)Sepic斬波電路 (5-49)第二十一張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1.4 Sepic斬波電路和Zeta斬波電路Zeta斬波電路 工作原理 V導(dǎo)通時(shí)，電源E經(jīng)開(kāi)關(guān)V向電感L1貯能。 V關(guān)斷時(shí)，L1VDC1構(gòu)成振蕩回路， L1的能量轉(zhuǎn)移至C1，能量

15、全部轉(zhuǎn)移至C1上之后，VD關(guān)斷，C1經(jīng)L2向負(fù)載供電。 輸入輸出關(guān)系為 兩種電路具有相同的輸入輸出關(guān)系，Sepic電路中，電源電流連續(xù)但負(fù)載電流斷續(xù)，有利于輸入濾波，反之，Zeta電路的電源電流斷續(xù)而負(fù)載電流連續(xù)；兩種電路輸出電壓為正極性的。 圖5-6 b Zeta斬波電路 (5-50)第二十二張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.2 復(fù)合斬波電路和多相多重?cái)夭娐?5.2.1 電流可逆斬波電路 5.2.2 橋式可逆斬波電路 5.2.3 多相多重?cái)夭娐返诙龔?，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.2.1 電流可逆斬波電路概念 復(fù)合斬波電路：降壓斬波電路和升壓斬波電路組合構(gòu)成。

16、 多相多重?cái)夭娐罚合嗤Y(jié)構(gòu)的基本斬波電路組合構(gòu)成 電流可逆斬波電路 斬波電路用于拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，常要使電動(dòng)機(jī)既可電動(dòng)運(yùn)行，又可再生制動(dòng)，降壓斬波電路能使電動(dòng)機(jī)工作于第1象限，升壓斬波電路能使電動(dòng)機(jī)工作于第2象限。 電流可逆斬波電路：降壓斬波電路與升壓斬波電路組合，此電路電動(dòng)機(jī)的電樞電流可正可負(fù)，但電壓只能是一種極性，故其可工作于第1象限和第2象限。第二十四張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.2.1 電流可逆斬波電路a)圖5-7 電流可逆斬波電路及其波形a） 電路圖 b） 波形 電路結(jié)構(gòu) V1和VD1構(gòu)成降壓斬波電路，電動(dòng)機(jī)為電動(dòng)運(yùn)行，工作于第1象限。 V2和VD2構(gòu)成升壓斬波電路

17、，電動(dòng)機(jī)作再生制動(dòng)運(yùn)行，工作于第2象限。 必須防止V1和V2同時(shí)導(dǎo)通而導(dǎo)致電源短路。工作過(guò)程 兩種工作情況：只作降壓斬波器運(yùn)行和只作升壓斬波器運(yùn)行。 第3種工作方式：一個(gè)周期內(nèi)交替地作為降壓斬波電路和升壓斬波電路工作。 第3種工作方式下，當(dāng)一種斬波電路電流斷續(xù)而為零時(shí)，使另一個(gè)斬波電路工作，讓電流反方向流過(guò)，這樣電動(dòng)機(jī)電樞回路總有電流流過(guò)。 一個(gè)周期內(nèi)，電流不斷，響應(yīng)很快。 第二十五張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.2.2 橋式可逆斬波電路圖5-8 橋式可逆斬波電路 橋式可逆斬波電路 將兩個(gè)電流可逆斬波電路組合起來(lái)，分別向電動(dòng)機(jī)提供正向和反向電壓，使電動(dòng)機(jī)可以4象限運(yùn)行。 工作過(guò)程

18、 V4導(dǎo)通時(shí)，等效為圖5-7a所示的電流可逆斬波電路，提供正電壓，可使電動(dòng)機(jī)工作于第1、2象限。 V2導(dǎo)通時(shí)，V3、VD3和V4、VD4等效為又一組電流可逆斬波電路，向電動(dòng)機(jī)提供負(fù)電壓，可使電動(dòng)機(jī)工作于第3、4象限。第二十六張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.2.3 多相多重?cái)夭娐穞OtttttttOOOOOOO1u2u3uoi1i2i3ioa)b)圖5-9 多相多重?cái)夭娐芳捌洳ㄐ蝍）電路圖 b）波形 多相多重?cái)夭娐?是在電源和負(fù)載之間接入多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的基本斬波電路而構(gòu)成的。 相數(shù):一個(gè)控制周期中電源側(cè)的電流脈波數(shù)。 重?cái)?shù)：負(fù)載電流脈波數(shù)。3相3重降壓斬波電路 電路及波形分析

19、相當(dāng)于由3個(gè)降壓斬波電路單元并聯(lián)而成。 總輸出電流為 3 個(gè)斬波電路單元輸出電流之和，其平均值為單元輸出電流平均值的3倍，脈動(dòng)頻率也為3倍。 總輸出電流最大脈動(dòng)率（電流脈動(dòng)幅值與電流平均值之比）與相數(shù)的平方成反比，其總的輸出電流脈動(dòng)幅值變得很小，所需平波電抗器總重量大為減輕。 第二十七張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.2.3 多相多重?cái)夭娐?當(dāng)上述電路電源公用而負(fù)載為3個(gè)獨(dú)立負(fù)載時(shí)，則為3相1重?cái)夭娐罚?dāng)電源為3個(gè)獨(dú)立電源，向一個(gè)負(fù)載供電時(shí)，則為1相3重?cái)夭娐贰?電源電流的諧波分量比單個(gè)斬波電路時(shí)顯著減小。多相多重?cái)夭娐愤€具有備用功能，各斬波電路單元可互為備用，萬(wàn)一某一斬波

20、單元發(fā)生故障，其余各單元可以繼續(xù)運(yùn)行，使得總體的可靠性提高。第二十八張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.3 帶隔離的直流直流變流電路 5.3.1 正激電路 5.3.2 反激電路 5.3.3 半橋電路 5.3.4 全橋電路 5.3.5 推挽電路 5.3.6 全波整流和全橋整流 5.3.7 開(kāi)關(guān)電源第二十九張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.3 帶隔離的直流直流變流電路引言圖 5-10 間接直流變流電路的結(jié)構(gòu)同直流斬波電路相比，電路中增加了交流環(huán)節(jié)，因此也稱(chēng)為直交直電路。 采用這種結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的電路來(lái)完成直流直流的變換有以下原因 輸出端與輸入端需要隔離。 某些應(yīng)用中需要相互隔離

21、的多路輸出。 輸出電壓與輸入電壓的比例遠(yuǎn)小于1或遠(yuǎn)大于1。 交流環(huán)節(jié)采用較高的工作頻率，可以減小變壓器和濾波電感、濾波電容的體積和重量。間接直流變流電路分為單端(Single End)和雙端(Double End)電路兩大類(lèi)，在單端電路中，變壓器中流過(guò)的是直流脈動(dòng)電流，而雙端電路中，變壓器中的電流為正負(fù)對(duì)稱(chēng)的交流電流，正激電路和反激電路屬于單端電路，半橋、全橋和推挽電路屬于雙端電路。 第三十張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.3.1 正激電路SuSiLiSOttttUiOOO圖 5-11 正激電路的原理圖圖 5-12 正激電路的理想化波形正激電路(Forward) 工作過(guò)程 開(kāi)關(guān)S開(kāi)

22、通后，變壓器繞組W1兩端的電壓為上正下負(fù)，與其耦合的W2繞組兩端的電壓也是上正下負(fù)，因此VD1處于通態(tài)，VD2為斷態(tài)，電感L的電流逐漸增長(zhǎng)。 S關(guān)斷后，電感L通過(guò)VD2續(xù)流，VD1關(guān)斷。變壓器的勵(lì)磁電流經(jīng)N3繞組和VD3流回電源，所以S關(guān)斷后承受的電壓為 。第三十一張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.3.1 正激電路BRBSBHO圖 5-13 磁心復(fù)位過(guò)程變壓器的磁心復(fù)位 開(kāi)關(guān)S開(kāi)通后，變壓器的激磁電流由零開(kāi)始，隨時(shí)間線(xiàn)性的增長(zhǎng)，直到S關(guān)斷，導(dǎo)致變壓器的激磁電感飽和。 必須設(shè)法使激磁電流在S關(guān)斷后到下一次再開(kāi)通的時(shí)間內(nèi)降回零，這一過(guò)程稱(chēng)為變壓器的磁心復(fù)位。 變壓器的磁心復(fù)位所需的時(shí)間

23、為輸出電壓 輸出濾波電感電流連續(xù)時(shí) 輸出電感電流不連續(xù)時(shí)，在負(fù)載為零的極限情況下 (5-51)(5-52)第三十二張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.3.2 反激電路SuSiSiVDtontoffttttUiOOOO圖 5-14 反激電路原理圖圖 5-15 反激電路的理想化波形反激電路 工作過(guò)程 S開(kāi)通后，VD處于斷態(tài)，W1繞組的電流線(xiàn)性增長(zhǎng)，電感儲(chǔ)能增加。 S關(guān)斷后，W1繞組的電流被切斷，變壓器中的磁場(chǎng)能量通過(guò)W2繞組和VD向輸出端釋放，電壓為 。 工作模式 當(dāng)S開(kāi)通時(shí)，W2繞組中的電流尚未下降到零，則稱(chēng)工作于電流連續(xù)模式，輸出輸入電壓關(guān)系為 S開(kāi)通前，W2繞組中的電流已經(jīng)下降到零

24、，則稱(chēng)工作于電流斷續(xù)模式，此時(shí)輸出電壓高于（5-53）的計(jì)算值，在負(fù)載為零的極限情況下， ， 所以應(yīng)該避免負(fù)載開(kāi)路狀態(tài)。(5-53)第三十三張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.3.3 半橋電路圖 5-16 半橋電路原理圖圖 5-17 半橋電路的理想化波形半橋電路 工作過(guò)程 S1與S2交替導(dǎo)通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為Ui/2的交流電壓，改變開(kāi)關(guān)的占空比，就可以改變二次側(cè)整流電壓ud的平均值，也就改變了輸出電壓Uo。 S1導(dǎo)通時(shí)，二極管VD1處于通態(tài)，S2導(dǎo)通時(shí)，二極管VD2處于通態(tài)，當(dāng)兩個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，變壓器繞組N1中的電流為零，VD1和VD2都處于通態(tài)，各分擔(dān)一半的電流。 S1或S

25、2導(dǎo)通時(shí)電感L的電流逐漸上升，兩個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，電感L的電流逐漸下降，S1和S2斷態(tài)時(shí)承受的峰值電壓均為Ui。 第三十四張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.3.3 半橋電路 由于電容的隔直作用，半橋電路對(duì)由于兩個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱(chēng)而造成的變壓器一次側(cè)電壓的直流分量有自動(dòng)平衡作用，因此不容易發(fā)生變壓器的偏磁和直流磁飽和。輸出電壓 濾波電感L的電流連續(xù)時(shí) 輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓Uo將高于式（5-54）的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下(5-54)第三十五張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.3.4 全橋電路S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iD2ton

26、Ttttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO圖 5-18 全橋電路原理圖 圖 5-19 全橋電路的理想化波形全橋電路 工作過(guò)程 全橋電路中，互為對(duì)角的兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通，同一側(cè)半橋上下兩開(kāi)關(guān)交替導(dǎo)通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為Ui的交流電壓，改變占空比就可以改變輸出電壓。 當(dāng)S1與S4開(kāi)通后，VD1和VD4處于通態(tài)，電感L的電流逐漸上升。 當(dāng)S2與S3開(kāi)通后，VD2和VD3處于通態(tài)，電感L的電流也上升。 當(dāng)4個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，4個(gè)二極管都處于通態(tài)，各分擔(dān)一半的電感電流，電感L的電流逐漸下降，S1和S2斷態(tài)時(shí)承受的峰值電壓均為Ui。第三十六張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.3.4

27、 全橋電路 如果S1、S4與S2、S3的導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱(chēng)，則交流電壓uT中將含有直流分量，會(huì)在變壓器一次側(cè)產(chǎn)生很大的直流 分量，造成磁路飽和，因此全橋電路應(yīng)注意避免電壓直流分量的產(chǎn)生，也可在一次側(cè)回路串聯(lián)一個(gè)電容，以阻斷直流電流。 為避免同一側(cè)半橋中上下兩開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通，每個(gè)開(kāi)關(guān)的占空比不能超過(guò)50%，還應(yīng)留有裕量。 輸出電壓 濾波電感電流連續(xù)時(shí) 輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓Uo將高于式（5-55）的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下 (5-55)第三十七張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.3.5 推挽電路S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iD2tonTttttttt

28、t2Ui2UiiLiLOOOOOOOO圖 5-20 推挽電路原理圖圖 5-21 推挽電路的理想化波形推挽電路 工作過(guò)程 推挽電路中兩個(gè)開(kāi)關(guān)S1和S2交替導(dǎo)通，在繞組N1和N1兩端分別形成相位相反的交流電壓。 S1導(dǎo)通時(shí)，二極管VD1處于通態(tài)，電感L的電流逐漸上升，S2導(dǎo)通時(shí)，二極管VD2處于通態(tài)，電感L電流也逐漸上升。 當(dāng)兩個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，VD1和VD2都處于通態(tài)，各分擔(dān)一半的電流，S1和S2斷態(tài)時(shí)承受的峰值電壓均為2倍Ui。 第三十八張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.3.5 推挽電路 如果S1和S2同時(shí)導(dǎo)通，就相當(dāng)于變壓器一次側(cè)繞組短路，因此應(yīng)避免兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通，每個(gè)開(kāi)關(guān)各自的

29、占空比不能超過(guò)50%，還要留有死區(qū)。 輸出電壓 當(dāng)濾波電感L的電流連續(xù)時(shí) 輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓Uo將高于式（5-56）的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下 (5-56)第三十九張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月電路優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)功率范圍應(yīng)用領(lǐng)域正激電路較簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單變壓器單向激磁，利用率低幾百W幾kW各種中、小功率電源反激電路非常簡(jiǎn)單，成本很低，可靠性高，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單難以達(dá)到較大的功率，變壓器單向激磁，利用率低幾W幾十W小功率電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備、消費(fèi)電子設(shè)備電源。全橋變壓器雙向勵(lì)磁，容易達(dá)到大功率結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，有直通問(wèn)題，可靠性低，需要復(fù)雜的多組隔離驅(qū)動(dòng)電路幾百W幾百kW大功率工業(yè)用電源、焊接電源、電解電源等半橋變壓器雙向勵(lì)磁，沒(méi)有變壓器偏磁問(wèn)題，開(kāi)關(guān)較少，成本低有直通問(wèn)題，可靠性低，需要復(fù)雜的隔離驅(qū)動(dòng)電路幾百W幾kW各種工業(yè)用電源，計(jì)算機(jī)電源等推挽變壓器雙向勵(lì)磁，變壓器一次側(cè)電流回路中只有一個(gè)開(kāi)關(guān)，通態(tài)損耗較小，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單有偏磁問(wèn)題幾百W幾kW低輸入電壓的電源5.3.5 推挽電路表 5-1 各種不