《电力电子技术》Buck降压斩波电路ppt课件
合集下载
《电力电子技术》课件(高职高专第5版) 3.2 降压变换电路
当实际负载电流Io＞ Iok时，电感电流连续； 当实际负载电流Io = Iok时，电感电流处于连续（有断流临界点）; 当实际负载电流Io ＜Iok时，电感电流断流；
3.2 降压变换电路
2）电感电流断续模式： Buck变换电路中，在其
他参数不变的情况下，如果 电感L不够大，随着负载电阻 R消耗能量，流过电感的电流 就会减小，如果在开关管T断 开的toff 期间后期内电感L中 的电流有一段时间为零如图 所示。
3.2 降压变换电路
1）电感电流iL连续模式 ：
在toff期间:假设电感中的电流iL从I2线性下降到I1，则有
UO
L I L t off
t off
L I L UO
(3.2.5)
根据式(3.2.4)、(3.2.5)可求出开关周期ＴS为
TS1ftontoffUO (IU LdLU dUO）
(3.2.6)
ILU O (U fdL dU U O )U dD (f1 LD )
(3.2.7)
为式I(上31。.2式.电7中)、感△(电3I.L流2为.8一)流同周过时期电代内感入的电关平流系均的式值峰△与－IL负峰= 载I值2－电，I流1最可I大O得相为等I2，，即最将小
I0
I2
2
I1
(3.2.8)
I1I0U2dLTS D(1D)
(3.2.9)
3.2 降压变换电路
1）电感电流iL连续状态：
变流换临电界路连工续作的在电临感界值连L0续为状：态时，即有I1=0，由(3.2.9)式可得维持电
Lo
UdTS 2I0K
D(1D)
(3.2.10)
即电感电流临界连续时的负载电流平均值为 ：
IOKU2dLTOS D(1D)
3.2 降压变换电路
2）电感电流断续模式： Buck变换电路中，在其
他参数不变的情况下，如果 电感L不够大，随着负载电阻 R消耗能量，流过电感的电流 就会减小，如果在开关管T断 开的toff 期间后期内电感L中 的电流有一段时间为零如图 所示。
3.2 降压变换电路
1）电感电流iL连续模式 ：
在toff期间:假设电感中的电流iL从I2线性下降到I1，则有
UO
L I L t off
t off
L I L UO
(3.2.5)
根据式(3.2.4)、(3.2.5)可求出开关周期ＴS为
TS1ftontoffUO (IU LdLU dUO）
(3.2.6)
ILU O (U fdL dU U O )U dD (f1 LD )
(3.2.7)
为式I(上31。.2式.电7中)、感△(电3I.L流2为.8一)流同周过时期电代内感入的电关平流系均的式值峰△与－IL负峰= 载I值2－电，I流1最可I大O得相为等I2，，即最将小
I0
I2
2
I1
(3.2.8)
I1I0U2dLTS D(1D)
(3.2.9)
3.2 降压变换电路
1）电感电流iL连续状态：
变流换临电界路连工续作的在电临感界值连L0续为状：态时，即有I1=0，由(3.2.9)式可得维持电
Lo
UdTS 2I0K
D(1D)
(3.2.10)
即电感电流临界连续时的负载电流平均值为 ：
IOKU2dLTOS D(1D)
电力电子技术基础课件：DCDC变换——斩波器
Ton
Ton
V0 =
Vs =
Vs = DVs
✓ 负载电压平均值为：
Ton Toff
Ts
✓ 负载电流平均值为：
V0 - Em
I0 =
R
② 当电流断续时
负载电压平均值会被抬高，一般不希望出现电流断续的情况。
DC/DC变换——斩波器
2、降压斩波电路
iS
_
+ vL
V
iL
例题3-1
L
io
VG
如图所示的降压斩波电路，已知Vs=200V，R=10Ω，
vL
ic
VG
V
解：由于C值、L值极大，故负载电流连续，所以输出电压平均值为：
Ts
40
Vo =
Vs =
50= 133.3 (V )
Toff
40 25
输出电流平均值为：
V0
133.3
Io =
=
= 6.67 (A)
R
20
io
+
C
R
Vo
电力电子技术
DC/DC变换——斩波器
➢ 1. 概述
➢ 2. 基本斩波电路 -- 升压斩波电路的典型应用
升压斩波电路（Boost电路）
✓
升降压斩波电路
✓
Sepic电路
✓
Cuk电路
iS
+
vL
R
C
iVD
_
VD
io
iC
VG
Vo
Buck电路
L
VS
✓
VD
VS
V
+
C
Zeta电路
Boost电路
降压斩波电路ppt课件.ppt
基本工作原理
a)
o
t
b)
o
t
i
1
i
2
t
on
t
off
I
L
I
L
图3-4 升降压斩波电路及其波形a）电路图 b）波形
V通时，电源E经V向L供电使其贮能，此时电流为i1。同时，C维持输出电压恒定并向负载R供电。 V断时，L的能量向负载释放，电流为i2。负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。
3.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路
同理：
数量关系
（3-45）
V处于通态的时间ton，则电容电流和时间的乘积为I2ton。V处于断态的时间toff，则电容电流和时间的乘积为I1 toff。由此可得：
（3-46）
（3-46）
（3-48）
优点（与升降压斩波电路相比）： 输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很 小，有利于对输入、输出进行滤波。
此种方式应用最多
电力电子电路的实质上是分时段线性电路的思想。 基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行解析。 分V处于通态和处于断态 初始条件分电流连续和断续
3.1.1 降压斩波电路
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：
（3-50）
相同的输入输出关系。Sepic电路的电源电流和负载电流均连续，Zeta电路的输入、输出电流均是断续的。 两种电路输出电压为正极性的。
b) Zeta斩波电路
3.2复合斩波电路和多相多重斩波电路
3.2.1 电流可逆斩波电路 3.2.2 桥式可逆斩波电路 3.2.3 多相多重斩波电路
用于直流电动机传动 再生制动时把电能回馈给直流电源。 电动机电枢电流连续和断续两种工作状态。 直流电源的电压基本是恒定的，不必并联电容器。
a)
o
t
b)
o
t
i
1
i
2
t
on
t
off
I
L
I
L
图3-4 升降压斩波电路及其波形a）电路图 b）波形
V通时，电源E经V向L供电使其贮能，此时电流为i1。同时，C维持输出电压恒定并向负载R供电。 V断时，L的能量向负载释放，电流为i2。负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。
3.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路
同理：
数量关系
（3-45）
V处于通态的时间ton，则电容电流和时间的乘积为I2ton。V处于断态的时间toff，则电容电流和时间的乘积为I1 toff。由此可得：
（3-46）
（3-46）
（3-48）
优点（与升降压斩波电路相比）： 输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很 小，有利于对输入、输出进行滤波。
此种方式应用最多
电力电子电路的实质上是分时段线性电路的思想。 基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行解析。 分V处于通态和处于断态 初始条件分电流连续和断续
3.1.1 降压斩波电路
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：
（3-50）
相同的输入输出关系。Sepic电路的电源电流和负载电流均连续，Zeta电路的输入、输出电流均是断续的。 两种电路输出电压为正极性的。
b) Zeta斩波电路
3.2复合斩波电路和多相多重斩波电路
3.2.1 电流可逆斩波电路 3.2.2 桥式可逆斩波电路 3.2.3 多相多重斩波电路
用于直流电动机传动 再生制动时把电能回馈给直流电源。 电动机电枢电流连续和断续两种工作状态。 直流电源的电压基本是恒定的，不必并联电容器。
电力电子课件—第五章—斩波技术
直流斩波电路
斩波器的原理
E
Q
+
uO
–
iO
负载RL为理想电阻，Q为开关；
分析：
RL Q接通，则uO=E，RL中流过电流iO；
Q断开，则uO=0，iO=0 。
to uO
n
toff
E
UO
波形：
ton --导通时间 toff --关断时间
直流斩波电路采用斩控方式，比相控
方式性能更佳，因而应用广泛。
5.1.1 降压斩波电路(Buck Chopper)
V D 1 u o
M E M ioiV 1 iD 1
O iD 2 iV 2
t
a )
b )
电流可逆斩波电路及其波形
a） 电路图
b） 波形
V2和VD2构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转 变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作 于第2象限
V1和VD1构成降压斩波电路，由电源向直流电动机供 电，电动机为电动运行，工作于第1象限
设v通的时间为ton此阶段l上积蓄的能量为升压斩波电路及其工作波形a电路图b波形用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形a电路图b电流连续时c电流断续时51210v2和vd2构成升压斩波电路把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源使电动机作再生制动运行工作于第2象限v1和vd1构成降压斩波电路由电源向直流电动机供电电动机为电动运行工作于第1象限电流可逆斩波电路及其波形a电路图b波形521电流可逆斩波电路11522使v4保持通时等效为下图所示的电流可逆斩波电路向电动机提供正电压可使电动机工作于第12象限即正转电动和正转再生制动状态使v2保持通时v3vd3和v4vd4等效为又一组电流可逆斩波电路向电动机提供负电压可使电动机工作于第34象限桥式可逆斩波电路12
电力电子--Cuk斩波电路.ppt
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
☞V导通时，E—L1—V回路和R—L2—C—V回路 分别流过电流
库克变换电路
工作 原理
☞V关断时，E—L1—C—VD回路和R—L2—VD 回路分别流过电流
输出电压的极性与电源电压极性相反
库克变换电路
工作 原理
☞电容C 的电流在一周期内的平均值应为零，即
T
0 iC d t 0
库克变换电路
工作 原理
开关S合向B点的时间=V处于通态时间ton 电容电流和时间的乘积为I2ton
库克变换电路
工作 原理
开关S合向A点的时间=V处于断态时间toff 电容电流和时间的乘积为I1toff
工作 原理
库克变换电路 I 2ton I1toff
I2 toff T ton 1
I1 ton
ton
库克变换电路
又因电感L1的电 当电容C很大，
压平均值为零
uC脉动足够小时
☞开关S合到B点，uB=0,uA=-uC;
☞开关S合到A点，uB=uC,uA=0;
☞uB的平均值为
UB
toff T
《电力电子技术》PPT 第6章
⑧脚为内部基准电压UREF，其值为5V。
图6－18 UC3842内部框图和引脚排列图
图6－19 反激式脉宽调制电路原理图
本章要点
1 掌握降压、升压、升降压直流斩波的工作原理 2 掌握反激式、正激式开关电源的工作原理 3 了解其他开关电源的电路结构和工作原理 4 了解直流斩波波和开关电源的设计方法
2 开关电源的技术标准
1) 电气标准 ① 输入指标：包括输入电源相数、额定输入电压、电 压变化范围、电源频率及输入电流等。
② 输出指标：包括静态输入电压变动、动态输入电压 变化、静态负载变动（通过改变负载电阻，使电流从 额定值的10%变化到额定值的100%，看输出电压的变 化）、动态负载变动、环境温度的变动、时间特性变 化以及过流保护、过压保护、欠压保护、短路保护、 过热保护。这些指标由国家标准确定。
开关电源能进行AC→DC，DC→DC，DC→AC 功率的转换，但最常用的是将 AC→DC→AC→DC，即将电网交流能量转化为 负载的直流能量，这也是本章重点研究的内容。
6.2.1 开关电源基础知识 1、开关电源的工作原理和特点
开关电源通常由六大部分组成，如图6－10所示。
图6－10 开关电源工作原理框图
(6.2)
PL
D2
(U
2 d
/
R)
(6.3)
如果开关是理想开关，即开关本身损耗为零，则 该方式理论上的效率应为100%。实际的装置容易得到 90%以上的高功率，对于大容量的斩波器可获得95~98% 的效率。
6.1.2 降压斩波器
降压斩波器的功能使负载电压小于电源电压，起降压 作用。
实际线路图如图6.3所示，该图通常称Buck电路。
③ 耐压指标 交流输入线对次级电压为3750V，输入 线对地电压为2500V，次级输出线对地电压为500V， 各执行1 min。
图6－18 UC3842内部框图和引脚排列图
图6－19 反激式脉宽调制电路原理图
本章要点
1 掌握降压、升压、升降压直流斩波的工作原理 2 掌握反激式、正激式开关电源的工作原理 3 了解其他开关电源的电路结构和工作原理 4 了解直流斩波波和开关电源的设计方法
2 开关电源的技术标准
1) 电气标准 ① 输入指标：包括输入电源相数、额定输入电压、电 压变化范围、电源频率及输入电流等。
② 输出指标：包括静态输入电压变动、动态输入电压 变化、静态负载变动（通过改变负载电阻，使电流从 额定值的10%变化到额定值的100%，看输出电压的变 化）、动态负载变动、环境温度的变动、时间特性变 化以及过流保护、过压保护、欠压保护、短路保护、 过热保护。这些指标由国家标准确定。
开关电源能进行AC→DC，DC→DC，DC→AC 功率的转换，但最常用的是将 AC→DC→AC→DC，即将电网交流能量转化为 负载的直流能量，这也是本章重点研究的内容。
6.2.1 开关电源基础知识 1、开关电源的工作原理和特点
开关电源通常由六大部分组成，如图6－10所示。
图6－10 开关电源工作原理框图
(6.2)
PL
D2
(U
2 d
/
R)
(6.3)
如果开关是理想开关，即开关本身损耗为零，则 该方式理论上的效率应为100%。实际的装置容易得到 90%以上的高功率，对于大容量的斩波器可获得95~98% 的效率。
6.1.2 降压斩波器
降压斩波器的功能使负载电压小于电源电压，起降压 作用。
实际线路图如图6.3所示，该图通常称Buck电路。
③ 耐压指标 交流输入线对次级电压为3750V，输入 线对地电压为2500V，次级输出线对地电压为500V， 各执行1 min。
电力电子技术Buck降压斩波电路ppt课件
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
巩固练习
数量关系计算： 1.有一开关频率100kHz的降压斩波电路，输入电压为20V，占
空比0.8，输出电流4A连续，要求输出纹波电压小于10mV ，求：1）维持电感电流临界连续的电感值LO；
二.工作原理：
3.在稳定条件下，
uO , uC
TS
VT周期性导通、关
UO
断，则电压、电流
t
波形周期性重复， 如图所示。 (续
0
i
t on
t o ff
上一页)
o
IO
0
t
i C I2 IO
0
t
I1 - IO
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
二.工作原理：
3.在稳定条件下，
VT周期性导通、关
uD
TS
断，则电压、电流波
Ud
形周期性重复， 如图所示。
DTS
0
t
uL
on
t off
t
U d
-UO
Ud Uo
0
t
Uo
-UO
iL
I2
IL
I1
t
0
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
二.工作原理：
依据电路参数的不同，本电路可以工作在电感电流连续状态、电感电流 临界连续状态及电感电流断续状态；下面以电感电流连续时为例。
电力电子技术课件--直流斩波电路
1 − e −t1 /τ = 1 − e −T / τ E EM 1 − e −αρ E − = − m 1 − e−ρ R R R
I 20
式中
ρ = T /τ
， m = EM / E
t1 T ， t1 / τ = = αρ T τ
x
toff t i2 I20 t2 t E
电流断续时， 电流断续时，tx < toff，由 此得出电流断续的条件为： 此得出电流断续的条件为：
eαρ − 1 m> ρ e −1 对于电路的具体工况，可 对于电路的具体工况，
据此式判断负载电流是否 连续。 连续。
EM
t
降压斩波电路的原理图及 电流断续时的波形
O
b)
t
降压斩波电路的原理图及波形
第3章 第7页
华南理工大学电力学院
The Electric Engineering College of SCUT
3.1.1 降压斩波电路
V iG L io R
+
VD uo M EM
E
a) iG ton O io i1 I10 O uo E T i2 I20 t1 t toff t
1 − (1 − m)e −αρ t x = τ ln m
EM
t
降压斩波电路的原理图及 电流断续时的波形
第3章 第16页
华南理工大学电力学院
The Electric Engineering College of SCUT
3.1.1 降压斩波电路
iG iG O io O uo O ton Tt i1 E t1
O
b)
t
降压斩波电路的原理图及 电流连续时的波形
I 20
式中
ρ = T /τ
， m = EM / E
t1 T ， t1 / τ = = αρ T τ
x
toff t i2 I20 t2 t E
电流断续时， 电流断续时，tx < toff，由 此得出电流断续的条件为： 此得出电流断续的条件为：
eαρ − 1 m> ρ e −1 对于电路的具体工况，可 对于电路的具体工况，
据此式判断负载电流是否 连续。 连续。
EM
t
降压斩波电路的原理图及 电流断续时的波形
O
b)
t
降压斩波电路的原理图及波形
第3章 第7页
华南理工大学电力学院
The Electric Engineering College of SCUT
3.1.1 降压斩波电路
V iG L io R
+
VD uo M EM
E
a) iG ton O io i1 I10 O uo E T i2 I20 t1 t toff t
1 − (1 − m)e −αρ t x = τ ln m
EM
t
降压斩波电路的原理图及 电流断续时的波形
第3章 第16页
华南理工大学电力学院
The Electric Engineering College of SCUT
3.1.1 降压斩波电路
iG iG O io O uo O ton Tt i1 E t1
O
b)
t
降压斩波电路的原理图及 电流连续时的波形
BUCK降压的原理简介ppt课件
在大多数BUCK应用中，电感电流在整个负载工作周期中都不会降到0点。 但在一些应用中，最大负载非常轻时，设计在非连续模式可以使用更小的电感值
VD1 0D
T 1-D
VL
Vin-Vo
0
-Vo
IL
Io
Io
0
IS
0
同步降压 VS. 非同步降压
对于更高负载电流的应用时，同步模式具有比非同步BUCK更高的效率 但同步模式需要解决一个OVER-SHOOT的问题， OVER-SHOOT就是Q1、Q2同时导通，此时Vs将产生一个很大的瞬间电流，这是不容许发生 的
串联式开关电源
1-2-1．串联式开关电源 的工作原理
Uo Ui/Up
K
Ua
Ui
R
Uo
图1-1 a
0
Ton Toff
图1-1 b t
T
串联式开关电源输出电压的波形
Ui是开关电源的工作电压，即直流输入电压 K是控制开关
Ua是开关电源输出电压平均值
R是负载
Ua Ui Ton D *Ui
T
K导通输出Up/Ton(Up=Ui)K截止Up/Toff(Up=0)
BUCK DC/DC Convertor
GMT FAE ：Billy.Chen
.
几种基本类型的开关电源
1-1．几种基本类型的开关电源
开关电源： 利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等），通过控 制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压 进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。
开关电源一般有三种工作模式：1. 频率、脉冲宽度固定模式，2. 频率固定、脉冲宽 度可变模式，3. 频率、脉冲宽度可变模式。 DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换多采用第一种工作模式。
BUCK电路 ppt课件
电压平均值（6.32V，纹波电压3.6V(57%)）
12x0.96（11.5V） 现在还不是BUCK
提示：R11功耗大，温度较高，小心烫伤，测试时间尽量不要太长。
BUCK电路
点石电子
点石电子
点石电子
点石电子
测试内容 先后接上D1、C5
1、开关管集电极电压（与PWM反相） VC_on Vin VC _ off 尖点锋石大电幅子减小
点石电子
12VDC ON
点石电子
GND
点石电子
OFF
点石电子
示波器夹子 （接地）
结果分析
波形（占点空石比电约子96%，与PWM波形反相点）石电子
电压（Max:12.6V,约等于Vin（12V），Min:-4V,<<-156V） D1在开关断开时为电感提供了电流回路，放电电流大，故尖锋电压小
未接C5时
提示：牢记电感的VA特性。
思考：为什么电流方向不变，电压方向可变？
BUCK电路
IL_av
g Im
i n Im
a xIm 2
in
点石电子
点石电子 I L _ max
I L _ avg I L _ min
点石电子
电磁感应定律 UL
n
T
(U in U O ) T O NU O T OFF
点石电子
UL
点石电子
实验板成品
点石电子
物料清单（实物）
点石电子
测试效果图
TL494工作点测试
开关管、电感测试
点石电子
BUCK电路
稳压控制环测试
点石电子
点石电子
频率补偿测试
点石电子
基本原理
功能模块 原理讲解
降压斩波器(BUCK斩波器)
iL
到Ts=ton+toff，该积分 0
B
Ts
-U0
iL= I0
t
可表示为：
ton
toff
开关模式的直流斩波器
uL
或
0
A
Ud-U0
t
B
在电流连续模式下， iL 只要输入电压Ud保持不 0
Ts iL= I0
-U0 t
变，输出电压U0与占空
ton
toff
比D的关系即为线性关系，且与其它电路参数没有关 系。
连续导通模式电感 uL
中的电流连续，即 0
A
Ud-U0
t
B
iL(t)>0。当开关闭合 时，并假定闭合的持 iL
Ts
-U0
续时间为ton，则电感 0
iL= I0
t
电流通过开关，并对 二极管形成反偏。
ton
toff
电感上的电压uL=Ud
-U0为正，这个电压使 电感电流iL线性增加。
开关模式的直流斩波器
将式
带入到上式得：
k=Ud /Ust.m 只要改变占空比ton /Ts，就能够改变输出电压U0。
降压斩波器存在两点问题
开关模式的直流斩波器
实际负载可能是感性的。即使在纯电阻负载情况下，
连接线路中总会有杂散电感存在，这表明电路中的开 关应能吸收或耗散掉感性能量，这样有可能会损坏开 关。
输出电压在0～Ud之间波动。
及
得：
U0为常数、
Ud /U0取不同值 时，占空比D随 I0 /ILB.max变化的 曲线。
开关模式的直流斩波器
1.0 D 0.75 0.50
为常数
0.25
00 0.25 0.5 0.75 1.0 1.25
电力电子技术 第五章直流斩波 优质课件
二、连续导电模式
1、波形分析
稳态时，Vo基本恒定， IC=0，UL=0， I0=ID ， Id=IL
VG
(a)
t
TS vL
Vd
(Vd )
(b)
t
iL
TS
(Vd Vo )
忽略电路损耗，Pd=Po，即： (c) 0
(IL Id )
t
UdId=UoIo
i d ton
toff
(d) 0
t
iD
第 5章
直流变换器(DC-DC变换器 )
概述
1、直流电压的调节方式
（1）线性调节方式 通过与负载相串联的线
性元件来调节电压
损耗大、效率低
（2）开关调节方式
通过电子开关的闭 合/断开来调节电压
+
Vd
-
voi
Vo R(负载) (a)
Vd
0
Vo
t
ton
toff
TS
1 fs
(b)
图5.1 纯电阻负载的降压变换器电路图
+
UC1 UL2 C
S
-
R Uo
+
+ + L1 - +
UC1 -
Ud
UL1
S
-
- L2 + UL2 C
-
R Uo
+
（a）T导通
（b）T截止
图5.17 连续导电模式下丘克变换器等效电路图
二、连续导电模式
1、波形分析
稳态时， UC1 、Uo基本恒定，IC1=0， IC2=0， UL1=0， UL2=0
U o ton D U d Ts
《电力电子技术》电子课件(高职高专第5版) 3.4 升降压变换电路电路
在ton ＝DTs期间，电容C以负载电流Io放电。稳态工作时电容
C充电量等于放电量，通过电容的平均电流为零，图3.4.1(d) 中 ic波形的阴影部分面积反映了一个周期内电容C中电荷的泄 放量。电容C上的脉动电压就是输出纹波电压，则
U0＝UC
1 C
ton 0
icdt
1 C
ton 0
Iodt
Io C
D（1－D） L0 2 fI 0K Ud
(3.4.11)
变换器的可能运行情况：
实际负载电流Io＞Ick时，电感电流连续。 实界际点负)。载电流Io = Ick时，电感电流处于临界连续(有断流临
实际负载电流Io＜Ick时，电感电流断流。
3.4 升降压变换电路
2 输出纹波电压
Buck-Boost电路中电容C的充、放电情况与Boost电路相同，
U0
－ D 1 D
Ud
(3.4.5)
上式中，D为占空比，负号表示输出与输入电压反相；当 D=0.5时，U0=Ud；当0.5<D<1时，U0>Ud，为升压变换； 当0≤D<0.5时，U0<Ud，为降压变换。
3.4 升降压变换电路
2、电感电流 iL
（1）电感电流连续
采用前几节同样的分析方法可得电感电流临界连续时的负 载电流平均值为：
电力电子技术(第5版) 第3章 直流变换电路
3.4 升降压变换电路电路
3.4 升降压变换电路
升降压变换电路（又称Buck-boost电路）的输出电压 平均值可以大于或小于输入直流电压，输出电压与输入电压 极性相反，其电路原理图如图3.4.1(a)所示。
它主要用于要求输出与输入电压反相，其值可大于或小 于输入电压的直流稳压电源。
C充电量等于放电量，通过电容的平均电流为零，图3.4.1(d) 中 ic波形的阴影部分面积反映了一个周期内电容C中电荷的泄 放量。电容C上的脉动电压就是输出纹波电压，则
U0＝UC
1 C
ton 0
icdt
1 C
ton 0
Iodt
Io C
D（1－D） L0 2 fI 0K Ud
(3.4.11)
变换器的可能运行情况：
实际负载电流Io＞Ick时，电感电流连续。 实界际点负)。载电流Io = Ick时，电感电流处于临界连续(有断流临
实际负载电流Io＜Ick时，电感电流断流。
3.4 升降压变换电路
2 输出纹波电压
Buck-Boost电路中电容C的充、放电情况与Boost电路相同，
U0
－ D 1 D
Ud
(3.4.5)
上式中，D为占空比，负号表示输出与输入电压反相；当 D=0.5时，U0=Ud；当0.5<D<1时，U0>Ud，为升压变换； 当0≤D<0.5时，U0<Ud，为降压变换。
3.4 升降压变换电路
2、电感电流 iL
（1）电感电流连续
采用前几节同样的分析方法可得电感电流临界连续时的负 载电流平均值为：
电力电子技术(第5版) 第3章 直流变换电路
3.4 升降压变换电路电路
3.4 升降压变换电路
升降压变换电路（又称Buck-boost电路）的输出电压 平均值可以大于或小于输入直流电压，输出电压与输入电压 极性相反，其电路原理图如图3.4.1(a)所示。
它主要用于要求输出与输入电压反相，其值可大于或小 于输入电压的直流稳压电源。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
TS
TS tontoff
uL
t on
t off
Ud -UO
Ud Uo
UOtonUd DU d Ud TS
0 -UO
DTS
Uo
t
①UO只与D有关。 ②在D的变化范围内，改变D值就可以改变输出电压平均值的大小，即Uo 只与D有关。
三.数量关系： 2.忽略所有元件的损耗，则输入功率等于输出功率，即：
VT周期性导通、关
UO
断，则电压、电流
t
波形周期性重复， 如图所示。 (续
0
i
t on
t off
上一页)
o
IO
0
t
iC
I2 IO
0
t
I1 - IO
三.数量关系：
1.在稳定条件下，一个周期内电感电流平均增量为零的现象称为电感
伏秒平衡。△i=0，从而△Ψ=0，则有电感 伏秒平衡方程：
(U dU o)ton U otoff
假设电感电流iL中所有纹波分量都通过电容，直流分量都通过电阻。图中阴影 部分面积表示TS/2时间内电容充电或放电的电荷。
Q1× TS× ILTS IL 22 2 8
U Q
iL
OC
பைடு நூலகம்
TS
t on
t off
I2
I
L
I L
I1
t
0
结论： ①选择合适的LC值可以纹波电压的大小。
②纹波电压的大小与负载无关。
1.VT导通时：
UD Ud
id iL
id iL L
Ud 忽u dO为L 略iLtU 输u 输 出U L 出dU电dU 电 L U 压压U U d的U的du o U 平d 纹d L 均U 波 0i 为 值id：du oVuVu oToT降o 定 uu降D压 D i压U L 变值 线 V变i换oViiDDi换DLLD电， 性 电路 路U LLdu增 u L降Lu压 C 长 变u u CiCi换CC电uCCu路oLRiRiVOO T导u u uC 通 ooi C时C等效Ri O电路 u o
二.工作原理：
*波形如图所示
uD
TS
U 0 D
Ud
DTS
0
uL
t on
t off
t
uL Uo
Ud -UO
Ud Uo
0
t
Uo
-UO
iL
U
I2
iL o t
IL
L
I1
t
0
二.工作原理：
*波形如图所示(续上一页) uO ,uC
TS
UO
t
0
i
t on
t off
o
u
iO o R
IO
0
t
iC
I2 IO
iCiLiO
0
t
I1 - IO
二.工作原理：
3.在稳定条件下，
VT周期性导通、关
uD
TS
断，则电压、电流波
Ud
形周期性重复， 如图所示。
DTS
0
uL
t on
t off
t
Ud -UO
Ud Uo
0
t
Uo
-UO
iL
I2
IL
I1
t
0
二.工作原理：
3.在稳定条件下， uO,uC
TS
i C u C C
iO
R
uo
图3.2.1降压变换电路
1.Ud为直流电压源； 2.VT是电力电子器件 （目前都用全控型器件）； 3.VD为续流二极管；4.L为滤波电感； 5.C是滤波电容； 6.R为负载
二.工作原理：
依据电路参数的不同，本电路可以工作在电感电流连续状态、电感电流 临界连续状态及电感电流断续状态；下面以电感电流连续时为例。
iO o R
IO
0
t
iC
I2 IO
iCiLiO
0
t
I1 - IO
二.工作原理：
2.VT断开时：
电源脱离电路，电感释放已经储存了能量，向负载供电，iL经VD续流。 VD导通，等效电路如图
UD 0 id 0 VT
iL L
iL L
0uu L u iu d o
L
o
U u 忽略输出电压的d纹波： o
巩固练习
数量关系计算：
1.有一开关频率100kHz的降压斩波电路，输入电压为20V，占 空比0.8，输出电流4A连续，要求输出纹波电压小于10mV ，求：1）维持电感电流临界连续的电感值LO； 2）滤波电容C的最小值。
巩固练习
数量关系计算：
2.有一开关频率50kHz的降压斩波电路，电感电流连续，电感 值L=0.05mH，输入电压Ud为15V，输出电压Uo=10V。 求：1）占空比D的大小；2）电感中电流的峰-峰值△IL;
uL Uo
u
iD
DUVoD
u
u
D L Vu i DCiDC CRiuOL
i C
u u o C C
iO
R
uo
dLi-Uo 0为定 降压i值 变L线 换， 电性 路 衰降压减 变换的 电路VT断开时等效电路
dt L
iL - U o t L
uC uo iL iC io
4.维持电感电流临界连续的电感值LO：
电感电流临界时的
结论：
波形如右图所示
T ，此时I1=0 t Tt LOUdTSD(1D)
iL
i①L 临界负载电S流IOK是保证电感电流连续的最
t t 小 空值 比与D有输关o入Sn；电压Ud、off电感L、开关频率f及占
2IOK
I 2 on
off
5）电感电流临界 时负载电流平均 值IOK:
iL d o t L
iL iC io
二.工作原理：
*波形如图所示
uD
TS
UD Ud
Ud
0 DT
uL
t on
t
uL Ud Uo
Ud -UO 0
Ud Uo
t
iL
I2
iL Ud Uo t L
IL
I1
t
0
二.工作原理：
*波形如图所示(续上一页) uO ,uC
TS
UO
t
0
io
t on
u
3.2 降压变换电路
3.2 降压变换电路
导入： 1.降压变换电路是一种输出电压的平均值低于输入 直流电压的变换电路。
2.应用：开关电源及直流电动机驱动，如：UPS，手机、笔记本等便携
式设备的直流电源，无轨电车、地铁列车、电动汽车的无级变速控制等。
新课一：.电路组成： VT
iL L
id
Ud
u L iD u DVD
PoPd 或 U oIOU dId
因此，输入电流平均值Id与负载电流平均值Io的关系为：
IOUd Id 1 Id UO D
三.数量关系： 3.流过电感电流的峰 - 峰值△ IL：
IL I2I1
iL
TS
t on
t off
I2
I
L
U D(1D)
I1
I L
t
IL d fL
0
三.数量关系：
IOKUdTSD(1D) 2LO
I2
I L
②I L开关频率f越高、电感L越大、IOK越小， 越I 1容易实现电感电流连续工作模式。
t
0
t
0 ③实际负载电流IO>IOK时，电感电流连续；
IO=IOK时，电感电流临界连续；IO<IOK时，
电感电流断续。
三.数量关系： 5.电感电流连续时输出电压纹波△UO/UO：