第十一讲直流斩波电路分析
直流斩波电路工作原理
直流斩波电路工作原理及输出输入关系升压斩波电路（Boost Chopper ）升压斩波电路假设L 和C 值很大。
处于通态时，电源E 向电感L 充电，电流恒定1i ，电容C 向负载R 供电，输出电压0u 恒定。
断态时，电源E 和电感L 同时向电容C 充电，并向负载提供能量。
设V 通态的时间为on t ，此阶段L 上积蓄的能量为on t Ei 1设V 断态的时间为off t ，则此期间电感L 释放能量为off t i E u 10)(-稳态时，一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等：on t Ei 1=off t i E u 10)(-化简得 E t T E t t t u o f fo f f o f fon =+=0 off t T ——升压比；升压比的倒数记作β ，即offt T =β β和α的关系：a +β=1所以输出电压为E E u αβ-==111升降压斩波电路 (buck -boost Chopper)降压斩波电路V 通时，电源E 经V 向L 供电使其贮能，此时电流为1i ，同时，C 维持输出电压恒定并向负载R 供电，这时E u L =。
V 断时，L 的能量向负载释放，电流为2i 。
负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，这时0u u L -=。
稳态时，一个周期T 内电感L 两端电压L u 对时间的积分为零，即⎰⎰⎰=-=+=Toff on Tt off L t on L L t u Et dt u dt u dt u on on 00)(0)(0 所以输出电压为：E E t T t E t t u oN on off on αα-=-==10 （on t 为 V 处于通态的时间，off t 为V 处于断态的时间）Cuk斩波电路(a)电路图(b) 等效电路Cuk斩波电路及其等效电路V 通时，开关S 合向B 点，E —1L —V 回路和R —2L —C —V 回路有电流，这时2i i C =。
《直流斩波电路 》课件
分为Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk和Sepic等。
按输出电压极性分类
分为正极性斩波和负极性斩波。
02
直流斩波电路的工作 模式
降压斩波模式
总结词
通过降低输出电压来调整直流电源的
详细描述
在降压斩波模式中，斩波器将直流电源的输出电压降低到一个预设的值。通过周期性地打开和关闭开关，斩波器 将输入电源的连续直流电压转换为具有较低平均电压的脉冲电压。这种模式常用于需要降低电源电压的场合，例 如电池供电的应用。
详细描述
混合调制控制是将脉冲宽度调制和频率调制两种控制策略结合起来，根据需要选择不同 的调制方式进行调节。这种控制策略可以综合PWM控制和频率调制控制的优点，提高 输出电压的调节精度和动态响应速度。但同时，混合调制控制的实现也较为复杂，需要
更多的控制电路和计算资源。
04
直流斩波电路的实验 与仿真
实验平台的搭建
总结词
通过调节脉冲的宽度来控制输出电压的大小 。
详细描述
PWM控制是通过调节斩波电路中开关的开 通时间和关断时间，来改变输出电压的平均 值。当开通时间较长时，输出电压较大；当 关断时间较长时，输出电压较小。PWM控 制具有输出电压稳定、调节速度快、动态响
应好等优点。
频率调制控制
总结词
通过改变斩波电路中开关的工作频率来调节输出电压的大小。
定性和非线性问题，提高控制精度和鲁棒性。
高频化与小型化研究
要点一
高频化研究
通过改进斩波电路的结构和元件参数，提高斩波频率，减 小电路体积和重量，满足现代电子设备对高频率、小型化 的需求。
要点二
小型化研究
采用新型的电子元件和集成技术，减小斩波电路中各元件 的体积和重量，实现斩波电路的整体小型化。
《直流斩波电路 》课件
常见问题及解决方法
短路问题
解决斩波电路中常见的短电 路问题及相应的解决办法。
过压问题
探究斩波电路中过压问题的 原因以及如何应对。
效率问题
用实例说明如何提高斩波电 路的效率。
优势和不足
优势
优点包括效率高、造价便宜、尺寸小等，可用于 电源、逆变器和变频器发等众多领域。
不足
如电容器寿命较短、逆变器稳定性较差等问题， 但可通过不断改良解决。
直流斩波电路PPT课件
本课程将介绍电子领域最基础的直流斩波电路，帮助您深入理解工作原理、 设计标准和应用方向。
定义
什么是直流斩波电路？
介绍直流斩波电路初步定义和简要工作原理。
电路图和符号
展示不同类型的直流斩波电路图和电路符号，帮助学生快速理解电路结构特点及差异。
与其他电路的区别
解释直流斩波电路与其它电路的区别并分析这种电路的特点及优势。
键应用和应用要点。
3
交通行业
介绍直流斩波电路在汽车领域、轨道 交通领域和船舶领域中的应用情况。
设计要点
1 电路布局
因地制宜、合理明确的 电路布局可以帮助简化 电路结构并带来良好效 果。
2 误差控制
失误是必然的，但通过 系统和周到的误差控制 可以避免和减少错误发 生并增强工作效率。
3 技术选型
强调技术选型的重要性 以及如何根据实际需求 选择适当的元器件和工 具。
结论和总结
知识点
总结本课程学习到的知识点和重要概念，强调自我思考和进一步深化学习的重要性。
应用
归纳直流斩波电路的实际应用和最佳实践பைடு நூலகம்强调实践的重要性。
发展
提出关于直流斩波电路未来发展方向和改良建议，鼓励学习者进行创新和探索。
直流斩波电路的性能研究
直流斩波电路的性能研究一、实验原理及内容：直流斩波电路（DC Chopper）的功能是将直流电变为固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流-直流变换器（DC/DC Converter）。
目前比较基本的和较为常用的直流斩波电路有以下几种：一）降压斩波电路（Buck Chopper）1、电路图如下：2、降压斩波电路原理：在t=0时驱动V导通，电源E向负载供电，负载u o=E，负载电流i o按指数曲线上升。
当t=t1时刻，控制V关断，负载电流经二极管VD 续流，负载电压u o近似为零，负载电流呈指数曲线下降。
为了使负载电流连续且脉动小，通常串接L值较大的电感。
只一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期过程。
当电路工作于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等U o的值与占空比（alpha）成正比。
3、典型应用：拖动直流电机，带蓄电池负载二）升压斩波电路（Boost Chopper）1、电路图如下：2、升压斩波电路的原理：假设电路中电感L很大，电容C很大。
当V导通，电源E向L充电，充电电流基本恒定位为I1，同时电容C上的电压向负载R供电，由于C值很大，基本保持输出电压u o位恒值，记为U o。
当V关断的时候电源与电感L同时对电容C充电，并且向负载R提供能量。
当电路工作稳定时，有如下方程：U o=(t on+t off)E/t off=TE/t off由上式可知，输出电压高于电源电压。
3、典型应用：直流电动机传动，单项功率因数校正（Power Factor Correction—PFC）电路，用于其他交直流电源中三）升降压斩波电路（Boost-Buck Chopper）1、电路图如下：2、升降压斩波电路原理：假设电感L很大，电容C很大，致使电感电流i L和电容典雅即负载电压u o基本为恒值。
V导通，L充电，有电流i1。
同时有电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。
V关断，电感L向负载提供其所储存的能量，此时有电流i2。
直流斩波电路
0 uL d t 0
V处于通态
uL = E
E ton Uo toff
V处于断态
uL = - uo
所以输出电压为： U o
ton toff
E ton T ton
E 1
E
升降压斩波电路和Cuk斩波电路
结论
当0<a <1/2时为降压，当1/2<a <1时为升压，故称作升
降压斩波电路。也有称之为buck-boost 变换器。
US
U0
L diL dt
L I ton
t=t1时刻，驱动V关断，在时间内， 电路工作于模式2。VD承受正向 电压而导通，电感L释放储能， 电感电流经VD续流，并呈指数规 律下降。电容C上旳电流为电感 电流与负载电流之差。假如L和C 参数选择合适，负载R上旳电流 基本维持不变，
U0
L
diL dt
L I T ton
因为L和C数值合适时，负载电流维持为Io不变 电源只在V处于通态时提供能量，为 UsIoton 在整个周期T中，负载消耗旳能量为 RIo2T
一周期中，忽视损耗，则电源提供旳能量与负载消耗旳能量相等。
Us Ioton RIo2T
Us I1 Uo Io Uo Io
Io
U s
R
I1
U0
ton
T
t on T
△U
ton
0
T
开通 关断
t
i
0 t
图6.5 平均控制方式波形
3、时间比与瞬时值混合控制方式
此种控制方式是前面两种控制方式旳结合，合用于要求电 流（或电压）按时间比喻式输出，同步又要求控制输出电 流（或电压）瞬时值旳场合。
6.2 基本斩波电路
直流降压斩波电路原理
直流降压斩波电路原理直流降压斩波电路是一种常用的电路，用于将高压直流电源的输出电压降低到所需的较低电压。
它由一个整流器和一个滤波器组成，常见的形式是整流器采用二极管整流，滤波器采用电容滤波。
整流器原理整流器是直流降压斩波电路中的第一部分。
它的作用是将交流电源转换为直流电源。
常见的整流器有半波整流和全波整流两种。
半波整流半波整流通过使用一个二极管将正弦交流信号的负半周截去，只保留正半周。
具体原理如下：1.当输入交流信号为正时，二极管处于导通状态，允许电流通过。
2.当输入交流信号为负时，二极管处于截止状态，不允许电流通过。
这样，在每个周期内只有一个半周的信号被传递，从而实现了对输入信号进行了“剪切”，只保留了其中的正半周。
全波整流全波整流通过使用两个二极管将正弦交流信号的负半周与正半周分别截去，只保留正半周。
具体原理如下：1.当输入交流信号为正时，D1二极管处于导通状态，允许电流通过。
2.当输入交流信号为负时，D2二极管处于导通状态，允许电流通过。
这样，在每个周期内都有一个半周的信号被传递，从而实现了对输入信号进行了“剪切”，只保留了其中的正半周。
滤波器原理滤波器是直流降压斩波电路中的第二部分。
它的作用是对整流后的脉动直流进行平滑处理，以获得稳定的直流输出。
常见的滤波器采用电容滤波。
电容滤波电容滤波器通过使用电容器对输入信号进行滤波。
当输入信号为直流时，电容器充电到与输入信号相同的电压；当输入信号发生变化时，电容器通过放电或充电来平滑输出信号。
具体原理如下：1.当输入信号为正时，电容器开始充电，储存能量。
2.当输入信号为负时，电容器开始放电，向外输出能量。
这样，电容器的充放电过程可以平滑输出信号，减小脉动。
原理图示例以下是一个简单的直流降压斩波电路的原理图示例：输入电源────> 整流器────> 滤波器────> 输出负载│ │└───────┬──────┘│地线输入电源为交流高压信号，经过整流器转换为直流信号。
直流斩波电路【PPT课件】
图4-10 瞬时值控制方式 (a)控制系统方框图 (b)输出电压电流波形
2020/10/17
图4-12 时间比与瞬时值相结合的控制方式 (a)控制系统框图 (b)输出电压电流波形
4.3.2 PWM(Pulse Width Modulation)信号的产生
图4-13 单极性PWM信号的产生
(a) 信号产生电路 (b)、(c)波形
◤按直流斩波器输入输出电压间关系可 以分为:当Uo大于Uin时,称其为升压斩波 器(Boost Converter );当Uo既可以小 于Uin也可以大于大于Uin时,称其为反转 斩波器或升降压斩波器(Buck-Boost Converter ) ◢
◤按斩波开关所采用的器件分类:BJT斩 波器、MOSFET斩波器、IGBT斩波器、 Thyristor斩波器等等 ◢
(3) 三 角 波 的 频 率 取 决 于 积 分 时 间 常 数 和 分 压 比 (R2/R1)。在实际工作中必须选取频率特性较好的电阻 和电容作为积分电阻、积分电容及分压电阻。
(4)该三角波电路结构简单,在几千赫兹范围内线性
度和稳定性均很好。
若对三角波的线性度要求更高, 或要求为严格的等腰三角形时, 应采用恒流源对电容C进行充放 电,如图4-16就是一种用恒流源 构成的三角波发生器的电路图。 电容充放电电流的大小由场效 应管的栅源电压和电阻R所决定。 三角波从运放A2构成的射极跟 随器输出。而3140是高输入阻 抗的运放不会对电容的充放电 产生影响,从而保证了三角波的 线性度。改变电阻R或者电容C 的大小都可以改变三角波的频 率,所以该电路的频率范围很宽, 可以从几千赫兹到几百千赫兹。
二 瞬时值控制方式
分别预先给定电流或电压的上 限值与下限值,将其与实际电流 或电压的瞬时值进行比较,当实 际电流或电压达到给定上限值 或下限值时,关断或开通斩波器。 这种控制方式就是瞬时值控制
直流斩波
开关器件
+
ud -
uo
图5-1 斩波器原理示意图
uo
Ud Uo t
5.1
直流斩波电路基本原理
ud u udd 1
斩波电路的控制
时间比控制方式
定频调宽式（脉冲宽度控制PWM）
开关器件的触发频率恒定，调节脉冲宽度τ。
1
toff
ud u udd
t
2T T1 T1
ton tton on
四 象 限 斩 波
电压极性可变、电流极性也可变
V1 E V2 VD1 VD2 L uo R io M EM V4 VD3 V3 VD4
图5- 9 全桥式斩波电路
图
•V1、VD1＋ V4、VD4＝B型两象限斩波器 V1、V4导通时，uo>0，io>0；电机吸收能量，io增加 io > 0，Uo可正可负，位于第一、四象限。 VD1、VD4导通时，uo<0，io>0；电机释放能量，io减小 •V2、VD2＋ V3、VD3＝B型两象限斩波器（左右翻转） V2、V3导通时，uo<0，io<0；电机反方向吸收能量，io增加 io < 0，Uo可正可负，位于第二、三象限。 VD2、VD3导通时，uo>0，io<0；电机反方向释放能量， io减小 •组合后 Io、Uo 极性均可变，电机可四象限运行。
EI Lton (U 0 E ) I Ltoff
化简得：
Uo
ton toff toff
T E E toff
T/toff>1，输出电压高于电源电压，故称该电路为 升压斩波电路
5.2.3
i1
升降压斩波电路
V i2 VD IL E uL L C uo R
《直流斩波电路》课件
感谢您的观看
THANKS
2. 在仿真软件中搭建斩波 电路的仿真模型。
01
03 02
仿真模型的建立与验证
01 1. 将仿真结果与实验结果进行对比，分析误差来 源。
02 2. 通过调整仿真参数，验证仿真模型的正确性和 可靠性。
03 3. 利用仿真模型进行优化设计，为实际应用提供 参考。
06
直流斩波电路的发展趋势 与展望
高效率斩波电路的研究
工作原理
通过周期性地快速打开和关闭开关， 将直流电压或电流斩波成一系列的脉 冲，再通过滤波电路将脉冲转换为平 滑的直流电压或电流。
直流斩波电路的应用
电源供应
用于调整输出电压或电流的幅度，如电动车充电 器、可调电源等。
电机控制
用于控制电机的输入电压或电流，如直流无刷电 机、电动工具等。
电网平衡
用于平衡电网中的有功和无功功率，提高电网的 稳定性。
脉冲频率调制（PFM）
总结词
通过改变脉冲的频率来控制输出电压或电流的平均值。
详细描述
在PFM控制策略中，斩波器以变化的频率周期性地开启和关闭，通过改变开启和关闭 的周期来调节输出电压或电流的平均值。PFM控制具有低噪声、低纹波等优点，适用
于对噪声敏感的应用场景。
混合调制
总结词
同时调节脉冲宽度和脉冲频率以实现更精细 的控制。
《直流斩波电路》ppt课件
contents
目录
• 直流斩波电路简介 • 直流斩波电路的工作模式 • 直流斩波电路的参数设计 • 直流斩波电路的控制策略 • 直流斩波电路的实验与仿真 • 直流斩波电路的发展趋势与展望
01
直流斩波电路简介
定义与工作原理
定义
直流斩波电路原理实验
直流斩波电路原理实验概述直流斩波电路是一种将直流信号转换为脉冲信号的电路。
该电路通过控制开关管的导通和截止，实现了直流信号的二值化处理。
本文将介绍直流斩波电路的原理和实验步骤。
直流斩波电路原理直流斩波电路的原理基于开关管的开关功能，当开关管导通时，直流信号通过；当开关管截止时，直流信号被切断，产生脉冲信号。
在直流斩波电路中，常用的开关管有晶体管和场效应管。
实验材料1.直流电源2.NPN型晶体管3.耦合电容4.变压器5.负载电阻6.示波器实验步骤1. 搭建电路根据电路原理图，搭建直流斩波电路实验电路。
将直流电源连接到变压器的输入端，变压器的输出端与晶体管的集电极相连，同时将负载电阻接在晶体管的发射极和地之间。
2. 调整参数调整变压器的变比，使得输出信号的幅值适当。
同时调整负载电阻的阻值，以达到所需的输出功率。
3. 连接示波器将示波器的探头分别连接到晶体管的集电极和发射极上，以观察输出信号的波形。
4. 实验记录记录示波器显示的波形和各个参数的数值。
实验结果分析根据实验记录的数据，分析直流斩波电路的性能和特点。
主要包括以下几个方面：1. 输出波形通过示波器观察输出波形，可以判断直流斩波电路的工作状态和性能。
根据波形的幅值、频率和占空比等参数，可以评估电路的性能。
2. 电路效率根据输入功率和输出功率的比值，计算直流斩波电路的效率。
效率越高，电路的能量转换效率越高。
3. 噪声分析通过分析输出波形的噪声水平，可以评估直流斩波电路的抗干扰能力和噪声性能。
实验应用直流斩波电路在实际应用中有着广泛的用途，主要包括以下几个方面：1. 消息传输直流斩波电路可以将模拟信号转换为数字信号，用于消息传输和通信系统中。
2. 电力变换直流斩波电路在电力系统中可以用于直流与交流的转换，实现电力的变压变频控制。
3. 电动机控制直流斩波电路可用于电动机控制系统，实现电机的速度和方向控制。
4. 脉冲控制直流斩波电路产生的脉冲信号可用于触发其他电路和系统的工作，如触发器、计数器等。
直流斩波电路实验报告
直流斩波电路实验报告直流斩波电路实验报告引言：直流斩波电路是电力电子学中的重要实验之一。
通过该实验，我们可以深入了解斩波电路的原理和工作方式，以及其在电力转换中的应用。
本实验旨在通过搭建和测试直流斩波电路，验证其性能和有效性。
一、实验目的本实验的主要目的是搭建直流斩波电路，并通过实验测试来验证其性能和有效性。
具体而言，我们将实现以下目标：1. 理解直流斩波电路的原理和工作方式；2. 掌握搭建直流斩波电路的方法和步骤；3. 测试直流斩波电路的输出波形，分析其性能和有效性。
二、实验原理直流斩波电路是一种将直流电压转换为交流电压的电路。
其基本原理是利用开关器件（如晶闸管、IGBT等）控制直流电源的导通和截断，从而改变电路中的电流路径，实现对直流电压的切割和转换。
直流斩波电路通常由三个主要部分组成：1. 输入滤波电路：用于滤除直流电源中的纹波和杂散信号，保证直流电压的稳定性；2. 斩波开关电路：由开关器件和控制电路组成，用于控制直流电源的导通和截断；3. 输出滤波电路：用于滤除斩波开关引起的高频脉冲信号，使输出电压变为平滑的交流电压。
三、实验步骤1. 搭建直流斩波电路：按照实验指导书提供的电路图和元器件清单，依次连接电路中的各个元器件和开关器件。
确保连接正确无误。
2. 调整控制电路参数：根据实验要求，调整控制电路中的参数，如频率、占空比等。
确保电路能够正常工作。
3. 测试输出波形：将示波器连接到输出端口，调整示波器的设置，观察并记录输出波形。
分析波形的频率、幅值和形状，评估直流斩波电路的性能和有效性。
4. 分析实验结果：根据实验数据和观察结果，对直流斩波电路的性能和有效性进行分析和总结。
比较实验结果与理论预期的差异，并提出可能的原因和改进方法。
四、实验结果与分析经过实验测试，我们得到了直流斩波电路的输出波形。
通过观察和分析波形，我们可以得出以下结论：1. 输出波形呈现出周期性的正弦波形，表明直流斩波电路能够将直流电压有效地转换为交流电压。
直流斩波变换电路
ห้องสมุดไป่ตู้
01
02
直流斩波电路：将一个固定的直流电压变换成大小可变的直流电压的电路。也称之为直流变换电路。 直流斩波技术的应用：被广泛应用于开关电源及直流电动机驱动中，如不间断电源(UPS)、无轨电车、地铁列车、蓄电池供电的机动车辆的无级变速及电动汽车的控制。从而使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。 直流变换系统的结构如图6-1所示:
图6-1 直流变换系统的结构图
第六章 直流斩波变换电路
第一节 降压式斩波变换电路
一、基本斩波器的工作原理
降压式斩波电路的输出电压平均值低于输入直流电压Ud 。 最基本的降压式斩波电路如图6-2所示：Q为斩波开关，是斩波电路中的关键功率器件，它可用普通型晶闸管、可关断晶闸管GTO或者其它自关断器件来实现。
1
ILB和Io可用它们的最大值表示：
2
如果负载电流平均值降到低于Io，那么电流将由连续导通变为不连续导通的工作模式。
3
6.2 升压式斩波电路
6.2 升压式斩波电路
三、电流不连续导通的工作模式 在Ud和k保持不变的条件下，逐步减小输出负载功率的，升压式变换电路从电流连续导通模式向不连续导通模式变化，波形如图6-10所示。图6-10a为连续导通时电感中的电压与电流波形；图6-10b为电流不连续导通时电感中的电压与电流波形。这两种情况的电流峰值iLm是一样的，但是非连续导通模式的输出功率将减小。
6.2 升压式斩波电路
6.1 降压式斩波变换电路
6.1 降压式斩波变换电路
1
电流不连续导通时的工作模式
2
图6-6 Ud不变时非连续的电压、电流波形
3
电流不连续导通的工作模式分为输入电压Ud不变和输出电压UO不变两种情况，这里主要介绍Ud不变的非连续导通模式。
直流斩波电路工作原理分析
直流斩波电路工作原理分析直流斩波电路的主要是实现直流电能的变换，对直流电的电压或电流进行控制。
按照输入电压与输出电压之间的关系，可以分为六种不同的形式，分别为降压斩波电路（BUCK ）、升压斩波电路（BOOST ）、升降压斩波电路（BUCK-BOOST ）、Cuk 斩波电路、Sepic 斩波电路和Zeta 斩波电路。
下面分别对它们的工作原理进行简单的介绍。
一．降压斩波电路降压斩波（BUCK ）电路的拓扑结构图如1-1所示。
U io图1-1 BUCK 电路拓扑结构分析在开关器件导通和关断时，电路的动态工作过程。
图1-1中实线部分表示开关器件导通时的回路，虚线部分表示器件关断时的续流回路。
在续流过程中，根据电感中的电流的不同分为，电感电流连续（CCM ）和断续（DCM ）两种情况。
由此可以得到降压斩波电路的动态工作过程如图1-2所示。
U ioa) S 导通时等效电路oCob) S 关断，i L ≠0时等效电路c) S 关断，i L =0时等效电路图1-2 BUCK 电路动态工作过程在工作过程中，驱动信号以及电感上的电压和电流波形如图1-2所示。
u Su Li Li La) 电感电流连续时波形b) 电感电流断续时波形图1-3 BUCK 电路的工作原理图由电感器件的伏秒平衡原理，可以得出在电流连续和断续两种情况下，BUCK 斩波电路的输出电压。
a) 电感电流连续时，有()(1)0i o o U U D U D ---= （1-1）化简可得o i U DU = （1-2）b) 电感电流断续时，有1()0i o o U U D U --∆= （1-3）化简可得1o i DU U D =+∆ （1-4） 由此可以看出，电感电流断续情况下的输出电压更高。
二．升压斩波电路升压斩波（BOOST ）电路的拓扑结构如图2-1所示。
U iLo图2-1 BOOST 电路拓扑结构在图2-1中，实线部分表示开关器件导通时的回路，虚线部分表示开关器件关断时的回路，由此可以得到升压斩波电路的动态工作过程如图2-2所示。
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E
V
iG
C
uo R
时的电压向负载供电，因值很大， 输出电压为恒值，记为。设通的
iG
a)
时间为，此E阶I1t段on 上积蓄的能量为 O
t
io
断时，和共同向充电并向负载供电。
I1
设断的时 放能量为
间为，则
此U期oE 间I1电tof感f 释
O
t b)
稳态时，一个周期中积蓄能量与释
图 升压斩波电路及其 工作波形
当电流连续时，有： I10i2(t2) I20i1(t1)
（）
（）
（） （） （）
降压斩波电路
即进入通态时的电流初值就是在断态阶段结束时的电流值，反过 来，进入断态时的电流初值就是在通态阶段结束时的电流值。 由式（）、（）、（）、（）得出：
I10 e eT t1// 1 1E RE R Mee 1 1m E R
降压斩波电路
升压斩波电路
升降压斩波电路和斩波电路
斩波电路和斩波电路
返回
降压斩波电路
V
L
io
R
E
iG
VD uo
+
斩波电路的典型用途之一是拖动直
M
EM
-
流电动机，也可带蓄电池负载，两
a)
种情况下负载中均会出现反电动势，
iG
ton
t off
O
T
如图中所示
t
io
i1
i2
工作原理
I10
I20
O
t1
在整个周期中，负载一直在消耗能量，消耗的能量
为
Ro 2 T IE M Io T
Eoto In Ro 2T IEM IoT （）
一周期中，忽略损耗，则电源提供的能量与负载消
耗的能量相等I，o即E REM
（）
降压斩波电路
在上述情况中，均假设值为无穷大，负载电流平直的情况。这种情况下，假 设电源电流平均值为，则有
Lddit1R1iEME
（）
降压斩波电路
设此阶段电流初值为， ，解上式得
i1I1e 0t E R EM1et
断态期间，设负载电流为，可列出如下方程： 设此阶段电流初值L 为dd，it2解上R2式i得EM ：0
i2I20 et E R M1et
对于电路的具体工况，可据此式判断负载电流是否
连续。
降压斩波电路
在负载电流断续工作情况下，负载电流一降到零，续流二极管即关断， 负载两端电压等于。输出电压平均值为：
不仅和U 占o 空to 比E n 有 (关T ，T to 也 n 和tx 反)E 电M 动 势 有 1 关 。toT ntx m E（）
（）
I20 1 1 e e T t1// E R E R M 1 1 e e m E R
（）
式 图中可:知，T和/分；别是m 负载E电M/流E瞬时t1值/；的最Tt1小值T和最大值。
I1 tTonIo Io
（）
其值小于等于负载电流，由上式得
E1 IEo IU oIo
（）即输出功率等于输入功率可将降压斩波器看作直流降压变压器。
降压斩波电路
负载电流断续的情况： ，且时，，利用式（）和
式（）可求出为：
tx ln1(1m m)e
（）
电流断续时，<m，由此ee得出电11流断续的条件为（：）
。由
降压斩波电路
把式（）和式（）用泰勒级数近似，可得
上均式值表，示此了时I1 平负波0 载电电I2 抗流0 器 最为大无值 穷R 、m 大最，E 小负值 载均I电o 等流于完平全均平值直。时（的）负载电流平
降压斩波电路
从能量传递关系出发进行的推导
由于为无穷大，故负载电流维持为不变 电源只在处于通态时提供能量，为 EIoton
习惯上，—变换器包括以上两种情况，且甚至更多地指后一
第十一讲 直流斩波电路分析
基本斩波电路 降压斩波电路 升压斩波电路 升降压斩波电路和斩波电路 斩波电路和斩波电路 复合斩波电路和多相多重斩波电路 电流可逆斩波电路 桥式可逆斩波电路 多相多重斩波电路
基本斩波电路
重点介绍最基本的两种基本电路降压斩波电路和 升压斩波电路
此时负载电流平均值为
I o T 1 0 t oi 1 n d t 0 tx i 2 d t t o T n t x m E R U o R E m （）
升压斩波电路
.升压斩波电路的基本原理
L
VD
工作原理
i1
io
假设值很大，值也很大 通时，向充电，充电电流恒为，同
一讲直流斩波电路分析
直流斩波电路（） 将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电 直也流称斩为波直电接路直的流种直类流变换器（） 种一基般本是斩指波直电接路将：直降流压电斩变波电为路另、一升直压流斩电波，电不路包、括升直降流压—斩交 波电流路—、直斩流波电路、斩波电路和斩波电路，其中前两种是最 基本的电路
因此称为降压斩波电路。
负载电流平均值
降压斩波电路
斩波电路三种控制方式（根据对输出电压平均值进行调制的方 式不同而划分）
不变，变 —脉冲宽度调制（）
不变，变 —频率调制
和都可调，改变占空比—混合型
基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行分析
通态期间，设负载电流为，可列出如下方程：
使负载电流连续且脉动小通常使 动串画 接的电感值较大
形
） 电流断续时的波形
返回
降压斩波电路
数量关系
电流U 连o 续to时n t otn，offE 负载tT on 电E 压E 平均值 （）
——通的时间 ——断的时间 导通占空 比
最大为 ，减小Io 占Uo空RE比M，随（之） 减小。
uo
E
t 时刻驱动导通，电源向负载供 电，负载电压，负载电流按指数
O
b)
iG ton
t off
i
G
O io
i1
T tx i2
O uo
E t1
I20
t2
E
t 曲线上升
t 时刻控制关断，负载电流经二 t 极管续流，负载电压近似为零，
O
EM
t
c)
图 降压斩波电路的原理图及波形
）电路图
）电流连续时的波
负载电流呈指数曲线下降。为了