DCDC变换器.ppt

direct
DC
/
DC
_
converter
_
circuit
According
_
to
_
converter
_
grade
indirect
According _ to _ I
/O_
voltage_ circuit filtering current _ circuit
According
_
to
_
1) 升压斩波电路的基本原理
电路结构
储存电能
保持输 出电压
3-8
2.1.2 升压斩波电路
工作原理
假设L和C值很大。
V处于通态时，电源E向电感 L充电，电流恒定I1，电容C 向负载R供电，输出电压Uo 恒定。
V处于断态时，电源E和电感 L同时向电容C充电，并向负 载提供能量。
电流源 电压源的变换
a) 电路图
复合调制(Complex Modulation) ton和T都可调，改变占空比—复合型
Basal DC-DC Converter： Buck Chopper Boost Chopper Buck-Boost Chopper Cuk Chopper
3-3
2.1.1 降压斩波电路
降压斩波电路 （Buck Chopper)
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。
EIoton RI o2T EMIoT
Io
E EM
R
EI1 EIo Uo Io
I1
ton T
Io
Io
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。
3-7
2.1.2 升压斩波电路
升压斩波电路 （Boost Chopper）
第2讲 DC/DC变换电路
Application:
(1) Switch-mode Power Supply (3) DC Source Converter
(2) DC Motor Drive
Classification:
Voltage Source to Voltage Source Voltage Source to Current Source Current Source to Voltage Source Current Source to Current Source
负载电流平均值：
Io
Uo
EM R
（2-2）
电流断续，Uo被抬高，一般不希望出现。
3-6
2.1.1 降压斩波电路
同样可以从能量传递关系出发进行的推导
由于L为无穷大，故负载电流维持为Io不变
电源只在V处于通态时提供能量，为 EIoton
在整个周期T中，负载消耗的能量为 RI o2T EMIoT
3-1
第2讲 DC/DC变换电路
buck
According _ to _ I / O _ voltageboost
buck _ boost
sin gle _ quadrant_circuit
According _ to _ run _ areadouble_ quadrant
four _ quadrant _ circuit
化简得：U o
ton toff toff
E
T tof f
E
（2-20） （2-21）
T/toff>1，输出电压高于电源电压，故为升压斩波电路。
T
/ toff
——升压比；升压比的倒数记作b
，即
b
toff T
。
b和的关系： b 1
（2-22）
因此，式（3-21）可表示为Uo
1
b
E 1 E
1
（2-23）
I1
Uo E
Io
1
b2
E R
(2-25) (2-26)
3-11
2.1.2 升压斩波电路
2) 升压斩波电路典型应用
一是用于直流电动机传动 二是用作单相功率因数校正（PFC）电路 三是用于其他交直流电源中
用于直流电动机传动
再生制动时把电能回馈
a)
给直流电源。
uo
E
uo
EБайду номын сангаас
电动机电枢电流连续和
O
t
O
t
断续两种工作状态。
circuit
_
electric _ coupling couplingmagneticaly _ coupling
3-2
第2讲 DC/DC变换电路
Control Mode:
PWM ---- Pulse Width Modulation T不变，变ton —脉冲宽度调制（PWM）
调频调制(Adjust Frequency Modulation) ton不变，变T —频率调制。
iG
t on
t off
O
T
io i1
i2
+
M EM
-
t
t=t1 时 控 制 V 关 断 ， 二 极 管 VD 续流，负载电压uo近似为零，
I10
O uo
E
I 20 t1
t
负载电流呈指数曲线下降。 O
t
b)电流连续时的波形
iG
通常串接较大电感L使负载电 流连续且脉动小。
iG
O io
ton i1
t off
iGE
0
io
I1
0 b) 波形
图3-2 升压斩波电路及工组波形
3-9
2.1.2 升压斩波电路
数量关系
设V通态的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为EI1ton
设V断态的时间为toff，则此期间电感L释放能量为Uo EI1toff
稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等：
EI1ton (Uo E)I1toff
i
i1
i2
io
直流电源的电压基本是 恒定的，不必并联电容
I
I
20
I
10
10
T tx i2
t
电压源 电流源的变换
O uo
t1 E
I 20
t2
E
t
O
EM
t
c) 电流断续时的波形
图3-1 降压斩波电路得原理图及波形
3-5
2.1.1 降压斩波电路
数量关系
电流连续
负载电压平均值：
Uo
ton ton toff
E
ton T
E
E
（2-1）
ton——V通的时间 toff——V断的时间 a--导通占空比
电路结构
全控型器件 若为晶闸管，须 有辅助关断电路。
续流二极管
负载 出现 的反 电动 势
典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载。
3-4
2.1.1 降压斩波电路
工作原理
t=0时刻驱动V导通，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。
V
E
iG
L io R VD uo
a) 电路图
3-10
2.1.2 升压斩波电路
电压升高的原因：电感L储能使电压泵升的作用
电容C可将输出电压保持住
如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由负载R
消耗，即 ： EI1 UoIo 。
（2-24）
与降压斩波电路一样，升压斩波电路可看作直流变压器。
输出电流的平均值Io为：
Io
Uo R
1
b
E R
电源电流的平均值Io为：