第3章 直流斩波电路综述

√负载电流平均值为
Io
Uo
Em R
☞电流断续时，负载电压uo平均值会被抬高，一般 不希望出现电流断续的情况。
2020/10/25
电力电子技术
16
3.2.1 降压斩波电路
◆思考： ☞输入电流是连续的还是断续的？ ☞哪些因素会使输出电流出现断续的 情况？如果出现断续，应怎样调节 电路参数，使输出电流连续？
2020/10/25
电力电子技术
11
3.2.1 降压斩波电路（Buck Chopper）
工作原理分析
开关V有驱动信号时， 导通，则VD截止。 L储存能量，电源E向 负载供电，负载电压 uo=E ， 负 载 电 流 io 按 指 数曲线上升。
2020/10/25
电力电子技术
12
3.2.1 降压斩波电路（Buck Chopper）
电力电子技术
2
3.1 概述
■直流-直流变流电路（DC/DC Converter）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 Choppers）。 ◆功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流 电。 ◆一般是指直接将直流电变为另一直流电，这种情况下 输入与输出之间不隔离。
◆也称斩波电路（DC 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。
◆一般是指直接将直流电变为另一直流电，这种情况下 输入与输出之间不隔离。
■间接直流变流电路
隔离型斩波电路
◆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。
通时间 ton。 ➢ 特点是：可大幅度改变输出电压大小，但也存在着
由于频率变化所引起的滤波器设计较困难的问题。
2020/10/25
电力电子技术
8
第3章 直流斩波电路
3.1 概述 3.2 非隔离型斩波电路 3.3 隔离型斩波电路
本章小结
3.2 非隔离型斩波电路
3.2.1 降压斩波电路 Buck 3.2.2 升压斩波电路 Boost 3.2.3 升降压斩波 Buck-Boost 电路和 Cuk
■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。
2020/10/25
电力电子技术
3
3.1 概述
■直流-直流变流电路（DC/DC Converter）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
非隔离型斩波电路
斩波电路 3.2.4 Sepic 斩波电路和 Zeta 斩波电路
2020/10/25
电力电子技术
10
3.2.1 降压斩波电路（Buck Chopper）
电路结构
全控型器件
若为晶闸管，需有 辅助关断电路
负 载
出
现
的
反
电
动
势
续流二极管，在V关 断期间续流
典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电
池负载，大多数情况为反电动势负载。
负载电压平均值：
Uo
ton T
E
DE
输出负载电压平均值最
大为E，改变占空比可降
低输出电压大小，所以此
电路为降压斩波电路。
2020/10/25
电力电子技术
14
3.2.1 降压斩波电路（Buck Chopper）
不考虑元件损耗，电路输入功率与输出功率相等。
EIi U oIo
Io E 1 Ii Uo D
工作原理分析
控制V关断后，VD导通续 流。
uo 近 似 为 零 ， 负 载 电 流
呈指数曲线下降。
通常串接较大电感L使负
载电流连续且脉动小。2020/10/25电力电子技术13
3.2.1 降压斩波电路（Buck Chopper）
电感足够大，电流连续。 则电路稳态时，负载电 流在一个周期的初值和 终值相等。
2020/10/25
电力电子技术
17
5.1.1 降压斩波电路
2020/10/25
电力电子技术
18
5.1.1 降压斩波电路
LC滤波 负载
2020/10/25
电力电子技术
19
5.1.1 降压斩波电路
2020/10/25
电力电子技术
20
3.2.1 降压斩波电路
应用：降压型直流开关电源稳压器，不可 逆直流调速系统。
2020/10/25
电力电子技术
15
3.2.1 降压斩波电路
◆基本数量关系
☞电流连续时 √负载电压的平均值为 Uo
ton ton toff
E ton T
E DE
式中，ton 为V处于通态的时间，toff 为V处于断 态的时间，T 为开关周期，D 为导通占空比， 简称占空比或导通比。
➢ 特点：电路基本工作频率固定，滤除输出电压中高 次谐波的滤波器设计较容易。
2020/10/25
电力电子技术
6
直流斩波的基本控制方式
脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)
定宽调频控制(Pulse Frequency Modulation， PFM)
➢ 实现：保持导通时间不变 ton，改变斩波周期 T， 即改变脉冲频率，达到改变占空比的目的，从 而改变电路输出电压平均值。
2020/10/25
电力电子技术
4
直流斩波的基本工作原理
基本斩波电路
占空比 D ton
输出电压
T
Uo
1 T
ton 0
U
i
d
t
ton T
Ui
DU i
2020/10/25
电力电子技术
5
直流斩波的基本控制方式
脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)
又称为定频调宽控制
➢ 实现：保持斩波周期 T 不变，只改变开关导通时间 ton，输出电压脉冲宽度随之改变。
第3章 直流斩波电路
3.1 概述 3.2 非隔离型斩波电路 3.3 隔离型斩波电路
本章小结
本章主要内容
非隔离型斩波电路 Buck电路，Boost电路，Buck-Boost电路， Cuk电路。
隔离型斩波电路 正激变换电路，反激变换电路，推挽式变换 电路，半桥变换电路，全桥逆变电路。
2020/10/25
➢ 特点：斩波电路和控制电路简单，但电路的控 制频率是变化的，输出滤波器设计较困难。
2020/10/25
电力电子技术
7
直流斩波的基本控制方式
脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)
定宽调频控制(Pulse Frequency Modulation，PFM) 混合控制（Mixed Control），又称调频调宽控制 ➢ 实现：同时改变斩波电路的工作周期 T 和开关的导