降壓、升壓斬波電路、升降壓斬波電路

第8章直流斬波電路·引言直流斬波電路（DCChopper）將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電。也稱為直流--直流變換器（DC/DCConverter）。一般指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟?，不包括直流—交流—直流。電路種類6種基本斬波電路：降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路和Zeta斬波電路。復合斬波電路——不同結(jié)構(gòu)基本斬波電路組合。多相多重斬波電路——相同結(jié)構(gòu)基本斬波電路組合。18.1.1

降壓斬波電路電路結(jié)構(gòu)全控型器件

若為晶閘管，須有輔助關斷電路。續(xù)流二極管負載出現(xiàn)的反電動勢典型用途之一是拖動直流電動機，也可帶蓄電池負載。

降壓斬波電路（BuckChopper)28.1.1

降壓斬波電路工作原理c)

電流斷續(xù)時的波形EV+-MRLVDioEMuoiGtttOOOb)電流連續(xù)時的波形TEiGtontoffioi1i2I10I20t1uoOOOtttTEEiGiGtontoffiotxi1i2I20t1t2uoEMa)

電路圖圖3-1

降壓斬波電路得原理圖及波形t=0時刻驅(qū)動V導通，電源E向負載供電，負載電壓uo=E，負載電流io按指數(shù)曲線上升。t=t1時控制V關斷，二極管VD續(xù)流，負載電壓uo近似為零，負載電流呈指數(shù)曲線下降。通常串接較大電感L使負載電流連續(xù)且脈動小。動畫演示。38.1.1

降壓斬波電路數(shù)量關系電流連續(xù)負載電壓平均值：（3-1）（3-2）ton——V通的時間toff——V斷的時間a--導通占空比

電流斷續(xù)，Uo被抬高，一般不希望出現(xiàn)。負載電流平均值：48.1.1

降壓斬波電路斬波電路三種控制方式T不變，變ton—脈沖寬度調(diào)制（PWM）。ton不變，變T—頻率調(diào)制。ton和T都可調(diào)，改變占空比—混合型。此種方式應用最多基于“分段線性”的思想，對降壓斬波電路進行解析。分V處于通態(tài)和處于斷態(tài)初始條件分電流連續(xù)和斷續(xù)58.1.2

升壓斬波電路升壓斬波電路（BoostChopper）保持輸出電壓儲存電能電路結(jié)構(gòu)1)升壓斬波電路的基本原理68.1.2

升壓斬波電路工作原理假設L和C值很大。V處于通態(tài)時，電源E向電感L充電，電流恒定I1，電容C向負載R供電，輸出電壓Uo恒定。V處于斷態(tài)時，電源E和電感L同時向電容C充電，并向負載提供能量。動態(tài)演示。0iGE0ioI1圖3-2升壓斬波電路及工組波形a)

電路圖b)

波形78.1.2

升壓斬波電路數(shù)量關系設V通態(tài)的時間為ton，此階段L上積蓄的能量為設V斷態(tài)的時間為toff，則此期間電感L釋放能量為穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中L積蓄能量與釋放能量相等：（3-21）（3-20）化簡得：

T/toff>1，輸出電壓高于電源電壓，故為升壓斬波電路。

——升壓比；升壓比的倒數(shù)記作b，即 。b和a的關系：因此，式（3-21）可表示為（3-23）（3-22）8

8.1.3升降壓斬波電路升降壓斬波電路

(buck-boostChopper)電路結(jié)構(gòu)9

8.1.3升降壓斬波電路基本工作原理a)otb)oti1i2tontoffILIL圖3-4升降壓斬波電路及其波形a）電路圖b）波形V通時，電源E經(jīng)V向L供電使其貯能，此時電流為i1。同時，C維持輸出電壓恒定并向負載R供電。V斷時，L的能量向負載釋放，電流為i2。負載電壓極性為上負下正，與電源電壓極性相反，該電路也稱作反極性斬波電路。動態(tài)演示。10

8.1.3升降壓斬波電路數(shù)量關系穩(wěn)態(tài)時，一個周期