DCDC变换电路
DCDC电路转换原理(含计算方式)
Io
Io
（3-14）
其值小于等于负载电流Io，由上式得: EI1=U0I0
（3-15）
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。
第三章 第 20 页
3.1.1 降压斩波电路
m EM / E
t1
/
t1 T
T
负载电流断续的情况： I10=0，且t=tx时，i2=0，利用式（3-7）和式（3-6）
PUSH-PULL
第三章 第 9 页
HALF-BRIDGE
第三章 第 10 页
FULL-BRIDGE
第三章 第 11 页
METHODS OF CONTROL
第三章 第 12 页
直流斩波电路
直流斩波电路（DC Chopper）
将直流电变为另一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）； 一般直流斩波是指直接将直流电变为另一直流电，不包括直
流—交流—直流。 广泛应用于直流牵引的变速拖动（使用直流电源时）。
直流斩波电路的种类：
三种基本斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩 波电路；
复合斩波电路——不同基本斩波电路组合； 多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路的组合，可以工
作在两个或四个象限。
第三章 第 13 页
当V处于断态时，设电动机电枢电流为i2，得下式：
I10
I20
I10
a） 电路图 b） 电流连续时 O ton
toff
t
c） 电流断续时
T b)
O
t
io
dcdc正负转换电路
5、R4为电压调整电位器，选择2个电阻接上也可。
6、D3为续流二极管，小于1A时用1N5819即可，1N5822为3A
电流使用。
7、D4为了保护C3上电时不输出反极性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ压，所以D4用1N4007
即可，为了保护后面电路不反向供电。
8、L1选择工字型功率电感。
直流电压转换器电路
如图为直流电压转换器电路原理。电路由时基集成电路IC（IC555）
的电压低于＋3V时，3脚又输出高电平。电路周而复始不断重复上述的导
通、关断过程，使输出电压值稳定于12V。R1、R2、C1、VD1组成启动电
路，使电路在刚接通时向VT3提供基极电流，促使开关管VT1、ⅤT2导
通，并向IC提供工作电压，当负载短路时，IC555将失去工作电压，而使
VT3、VT1、VT2关断，以保护整体转换电路。
dcdc正负转换电路
36V以上时，关闭LM2576，保护电源IC，防止开关管被击穿3、R3为
上拉电阻，ON/OFF弓脚输入低电平工作。
4、D2，U2，R2为输入电压监控电路，当输入电压到达4.5V时，才
使LM2576。
工作，若不加改部分电路，则一上电，LM2576的开关管就导通，电
路中会有大电流，可能会损坏LM2576，R2可以根据输入电压大小调整一
及外围元件组成一个脉冲振荡器。IC的5脚接稳压二极管VD3，以获得
5．6Ⅴ的基准电压，2脚从电阻R7、R8组成的取样电路中获得取样电压。当
2脚电压小于3V时，3脚输出高电平，使三极管VT1、VT2、VT3相继导
通，向负载供电。与此同时，电源经R6向C2充电，当6、7脚电位达到9
V时，3脚输出低电平，7脚经电容C2对地放电，开关管VT1关断。当2脚
DCDC电路
2S V VEO(ωt) = D S +∑ V sin nD )⋅ cos(nωt) (3-5) ( π n= n 1 π
3.控制方式 3.控制方式 改变开关管T的导通时间，即改变导通占空比 改变开关管 的导通时间，即改变导通占空比D ， 的导通时间 即可改变变压比M, 调节或控制输出电压V 即可改变变压比 调节或控制输出电压 O。
VS I S = VO I O
2. 降压原理 对开关管T加驱动信号 开关周期为T 对开关管 加驱动信号VG ,开关周期为 S 加驱动信号 开关周期为
Ton θ VO = VS = VS = DVS 2π Toff
VG>0, T管导通 管导通
υ EO = VS
iD = 0 i L = iS
Ton = DTS
和二极管D从导通变为阻断 （1）开关管 和二极管 从导通变为阻断，或从阻断变为导通的 ）开关管T和二极管 从导通变为阻断， 过渡过程时间均为零； 过渡过程时间均为零； （2）开关器件的通态电阻为零，电压降为零。断态电阻为无限 ）开关器件的通态电阻为零，电压降为零。 漏电流为零； 大，漏电流为零； （3）电路中的电感和电容均为无损耗的理想储能元件； ）电路中的电感和电容均为无损耗的理想储能元件； （4）线路阻抗为零。电源输出到变换器的功率等于变换器的输 ）线路阻抗为零。 出功率。 出功率。
直流/ 直流/直流变换器
直流/ 3 直流/直流变换器
3.1 直流/直流降压变换器（Buck DC/DC 变换器） 直流/直流降压变换器（ 变换器） 直流/直流升压变换器（ 变换器） 3.2 直流/直流升压变换器（Boost DC/DC 变换器） 直流升压－降压变换器（Boost-Buck变换器或Cuk变换器 变换器或Cuk变换器） 3.3 直流升压－降压变换器（Boost-Buck变换器或Cuk变换器） 两象限、四象限直流/ *3.4 两象限、四象限直流/直流变换器 多相、多重直流/ *3.5 多相、多重直流/直流变换器 带隔离变压器的直流/ 3.6 带隔离变压器的直流/直流变换器 小结
第十三讲：非隔离DCDC变换电路
Io
I L min t
iVD
o
t
iC o
uL o U in U o t
t t
Uo
uo
o Uo t0 t1 t2 t 图4.3 降压（Buck）型电路电流连续时 的主要电压、电流波形
11
1、 降压（Buck）型电路 ——电流连续模式工作原理分析
（4）电感电流的平均值、最大值、
S o iL o iS o
iL Io o iS
o iD o iC
I L max t t
t t
U in U o U DT o D 'T L L
uL o uo o
U in U o t
Uo Uo t0 t1
t 2 t3
D Uo U in ' DD
19
t
图4.6 降压（Buck）型电路电流断续时 的主要电压、电流波形
U o U c
Q 1 iL T iL 2 2 2 8f
Io
I L min t
Q i L U c 8Cf C U o (1 D) 8 LCf U o (1 D) U o 8LCf
13
iVD
o
t
增加开关频 率、加大滤 波电感和滤 波电容都可 以减小输出 脉动电压。
Io
I L min t
t
is 0
iC o
uL o U in U o t
t t
③续流二极管电流： iVD iL ④分析滤波电容的电压与电 流波形：
8
Uo
uo
o Uo t0 t1 t2 t 图4.3 降压（Buck）型电路电流连续时 的主要电压、电流波形
1、 降压（Buck）型电路 ——电流连续模式
dcdc电路
dcdc电路1. 什么是DC-DC电路？DC-DC电路（直流到直流电路）是一种将直流电源的电压进行转换的电子电路。
它可以将一个直流电压转换为另一个更高或更低的直流电压，同时也能够进行电压的稳定化和过载保护。
相比于传统的变压器-整流器-滤波器的方式，DC-DC电路更加高效，并且体积更小。
在很多电子设备中常常会使用到DC-DC电路。
2. DC-DC电路的原理DC-DC电路的核心原理是利用电感和电容器来储存和释放电能，从而改变直流电压的大小。
•降压DC-DC电路：也称为BUCK电路，采用开关器件（如MOSFET）控制输入电压通过功率电感的间断，间接地改变输出电压大小。
•升压DC-DC电路：也称为BOOST电路，利用电容器储存输入电流，然后通过开关器件的控制，将储存的电能释放为更高的输出电压。
3. DC-DC电路的工作模式DC-DC电路可以分为脉宽调制（PWM）模式和脉冲频率调制（PFM）模式两种工作模式。
•PWM模式（脉宽调制）：控制器根据输入电压和输出电压之间的差异，调整开关器件的导通时间和断开时间，以维持输出电压的稳定。
•PFM模式（脉冲频率调制）：控制器根据输出电压的大小调整开关器件的工作频率，以实现更高的效率和更低的功耗。
4. DC-DC电路的应用DC-DC电路在很多领域都有广泛的应用。
•电子设备：手机、平板电脑、电视机等消费电子产品中的电源管理模块常常会使用DC-DC电路。
•电力系统：电池组、太阳能电池等需要将直流电压转换为其他电压的系统中也需要使用DC-DC电路。
•汽车电子：汽车中的电子设备和控制系统需要通过DC-DC电路来提供稳定的电源。
5. DC-DC电路的优势相比于线性稳压器，DC-DC电路有以下优点：•更高的效率：DC-DC电路利用开关器件进行电能转换，效率可以高达90%以上，远高于线性稳压器的效率。
•更小的体积：DC-DC电路由于采用开关器件，可以采用更小尺寸的元件，从而实现更小体积的设计。
《DCDC变换器》课件
提高电源系统的稳定性和 可靠性
降低电源系统的成本和维 护费用
提高电源系统的效率和性 能
提高电源系统的灵活性和 适应性
卫星电源系统：为 卫星提供稳定的电 源
航天器电源系统： 为航天器提供稳定 的电源
航空电子设备：为 航空电子设备提供 稳定的电源
导弹武器系统：为 导弹武器系统提供 稳定的电源
用于控制系统的电源供应 电机驱动和控制 传感器信号处理 工厂自动化设备的能源管理
数字化控制技术在DCDC变 换器中的应用
数字化控制技术的发展趋 势和挑战
软开关技术的概念：通过控制开关的导通和关断时间，实现开关的软切换，降低开关损耗。 软开关技术的分类：包括零电压开关（ZVS）、零电流开关（ZCS）和零电压零电流开关 （ZVZCS）。
软开关技术的应用：在DCDC变换器中，软开关技术可以提高变换器的效率和稳定性。
DCDC变换器广泛应用于各种 电子设备和电源系统中
它具有效率高、体积小、重 量轻等优点
实现直流电压的转换
为负载提供稳定的直流电压
添加标题
添加标题
用于分布式电源系统
添加标题
添加标题
提高电源利用效率和可靠性
按工作原理分类： 升压型、降压型 和升降压型
按输入输出电压 关系分类：隔离 式和非隔离式
按控制方式分类： 脉宽调制（PWM） 和脉冲频率调制 （PFM）
DCDC变换器的技 术发展
提高转换 效率：采 用新型拓 扑结构、 控制策略 等
降低损耗： 优化电路 设计、材 料选择等
提高稳定 性：采用 先进的控 制算法、 保护措施 等
提高可靠 性：采用 冗余设计、 故障诊断 等
提高集成 度：采用 模块化设 计、集成 电路等
DCDC电路原理
dcdc电路：
DC-DC是英语直流变直流
精心整理
升压变换器：将低电压变换为高电压的电路。
降压升压等功能同时存在。
精心整理
DC-DC变换器的基本电路
励
磁，电感增加的磁通为：
精心整理
（Vi-Vo）*Ton。
空比D<1，所以Vi>Vo，实
精心整理
现降压功能。
升压变换器原理图如图2所
精心整理
示，当开关闭合时，输入电压加在电感上，此时电感由
当开关闭合与开关断开的状
精心整理
态达到平衡时，（Vi）*Ton=（Vo- Vi）*Toff，由于占空
图
2 升压变换器原理图
精心整理
升降压变换器、入出极性相反原理如图3, 当开关闭合
的磁通，（Vi）*Ton=（Vo）
精心整理
*Toff，根据Ton比Toff值不同，可能Vi< Vo，也可能
精心整理。
DCDC变换的电路计算
DCDC变换的电路计算DC-DC变换是一种电路转换技术，通过改变输入直流电压的值，可以得到所需的输出直流电压。
这种技术在电子设备中被广泛使用，特别是在便携式电子设备、电动汽车和太阳能发电系统等领域。
一、基本原理DC-DC变换电路一般由输入滤波电路、开关电路、控制电路和输出滤波电路等组成。
输入滤波电路是为了去除输入直流电压中的高频噪声，保证输入电源的稳定性。
它通常由电感、电容和电阻等元件组成。
开关电路是DC-DC变换电路的核心部分，它通过一个开关管来控制输入电压的开关，进而改变输出电压的值。
开关电路分为直流开关和交流开关两种。
直流开关常用的有开关二极管、场效应管和双极性晶体管等。
交流开关常用的有双极型晶体管和绝缘栅双极型晶体管等。
控制电路用来控制开关电路的开关时间，一般采用反馈控制的方式。
常用的控制方法有脉宽调制（PWM）控制、频率调制（FM）控制和电压调制（VM）控制等。
输出滤波电路是为了去除输出电压中的高频噪声，使输出电压更加平稳。
它通常由电感和电容等元件组成。
二、DC-DC变换器的分类根据输出电压和输入电压的关系，DC-DC变换器可以分为降压变换器、直流稳压变换器和升压变换器三种。
降压变换器是将输入电压降低到所需的输出电压。
常用的降压变换器有降压开关电路和降压线性电路等。
直流稳压变换器是将输入电压保持在一个稳定的值。
常用的直流稳压变换器有稳压二端子元件、稳压三端子元件和稳压集成电路等。
升压变换器是将输入电压升高到所需的输出电压。
常用的升压变换器有升压开关电路、升压变压器和升压线性电路等。
三、DC-DC变换器的计算1.降压变换器的计算降压变换器的关键参数包括输入电压Vin、输出电压Vout、输出电流Iout、开关管的最大电流Isw和开关频率f等。
输出电流Iout的计算公式为：Iout = Vout / R其中R为输出电路的负载电阻。
开关管的最大电流Isw的计算公式为：Isw = D * Iout / (1 - D)其中D为开关管的工作占空比，表示开关管的开启时间与一个周期时间的比值。
第十四讲：隔离DCDC变换电路
L
VD2
C
R Uo
S1
W11 W12 S2
VD1
W21 W22
L C
VD3 S
R Uo
U in
VD2
图4.25 正激电路原理图
图4.35 推挽电路原理图
20
3、 推挽（Push-Pull）电路 ——电路连续工作模式
（1）t0~t1时段（S1导通状态）
☞电感电流线性上升，增 加量：
o
t
N 2 ton N2 D Uo U in U in N1 toff N1 1 D
uS
o
U in
N1 Uo N2
t
t0
t1
t2
t
（4）S承受的最大电压：
14
N1 u S U in Uo N2
图4.31 反激电路电流连续时主要电 压、电流波形
2、 反激（Flyback）电路 ——电路断续工作模式
第十四讲：隔离DC/DC变换电路 1、 正激电路
2、 反激电路 3、 推挽电路 4、 半桥电路 5、 全桥电路
重点掌握：1、2、3
1
1、 正激（Forward）电路
——电路结构分析
☞ 根据变压器的磁芯磁复位方法的不同，正激电路包含多种 不同的拓扑结构。其中，在电路输入端接复位绕组是最基本 的磁芯磁复位方法。 ☞ 隔离变压器为高频变压器，有三个绕组，标有“•”的一端为 同名端。 VD3是复位绕组的串连二极管。 原边绕组W1，匝数N1 副边绕组W2，匝数N2 复位绕组W3，匝数N3 ☞开关S采用PWM控制方式、 VD1是输出整流二极管、 VD2是续流二极管、L和C是 输出滤波电感和滤波电
toff trst
第3章DCDC变换电路
3.2.3 升降压变换电路 —— Buck-boost电路
在ton期间，开关管T导通，二极管D反偏而关断，滤波电容C向负载提供能量
Ud
L
I2 I1 ton
L I L ton
L
ton
Ud
I L
在toff期间，开关管T关断。由于电感L中的电流不能突变，L上产生上负下正的 感应电动势，当感应电动势大小超过输出电压Uo时，二极管D导通，电感经D向C和 R反向放电，使输出电压的极性与输入电压相反
Ud
电感电流临界连续时的负载电流平均值为
I ok
DTS 2L
Ud
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，电感电流处于临界连续状态。 当实际负载电流时Io <Iok，电感电流断续。
2L D(1 D) RTS 2L
D(1 D) RTS
2L D(1 D) RTS
3.1 直流PWM控制技术基础
3.1.1 直流变换的基本原理及PWM概念
如图基本的直流变换电路，当 开关管T在ton时间接通时，电流 id经负载电阻R流过，R两端就 有电压uo；开关管T在toff时间断 开时，R中电流io为零，电压uo 也就变为零
定义上述电路中占空比D为
D ton ton Ts ton toff
2．直流PWM波形的生成方法
生成PWM波形有多种方法，常见有计算法、调制法等。计算法是在每个时间 段，利用计算机技术直接计算出当前所需要的脉冲宽度，进而据此对电力电子器 件进行开关控制而获得PWM波形。调制法是利用高频载波信号与期望信号相比较 来确定各脉冲宽度信息进而生成PWM波形。 如图所示：
返回
流电源US，电动机作为发电机将原动机的机械能转换为电能经斩波器送至直流电 源US。斩波器的T4、D3构成一个升压斩波器。
全桥dcdc变换电路实验报告
全桥dcdc变换电路实验报告【全桥dcdc变换电路实验报告】一、引言在现代无线通信、电动汽车和可再生能源等领域中，电力电子技术发挥着至关重要的作用。
全桥dcdc变换电路作为一种常用的电力电子变换器，具有高效率、高精度和可调性强等优点，广泛应用于直流电压转换、功率变换等场合。
本文通过实验，探索了全桥dcdc变换电路的工作原理、性能特点及参数设计等内容，旨在深入理解该电路的应用及优化。
二、实验设备与实验步骤1. 实验设备本实验中所用的设备主要有直流电源、全桥dcdc变换电路和示波器。
其中，直流电源用于提供直流电压源，全桥dcdc变换电路用于电压的转换，示波器用于观测电路的波形及参数。
2. 实验步骤（1）将直流电源连接到全桥dcdc变换电路的输入端，确保连接正确。
（2）将示波器的探头分别连接到全桥dcdc变换电路的输入端和输出端。
（3）打开直流电源，设定所需要的输入电压，记录下来。
（4）通过示波器观测输入端和输出端的电压波形，记录下来。
（5）改变输入电压，重新观测电压波形，并记录下参数。
三、实验结果及分析1. 实验结果根据实验步骤所记录的数据，我们可以得到输入端和输出端的电压波形。
通过示波器的观测，我们可以发现全桥dcdc变换电路能够实现输入电压到输出电压的转换，通过控制开关管的开关方式，变换电路可以实现降压、升压或反向输出等功能。
2. 分析全桥dcdc变换电路实现了输入电压到输出电压的转换，其基本原理是通过控制开关管的导通与截止，实现对电流和电压的控制。
在全桥dcdc变换电路中，由于开关管的导通与截止会形成脉冲电流和电压，所以在电流和电压的转换过程中，会出现一些谐波干扰。
这些谐波干扰会对电路的正常工作产生一定的影响，所以在设计全桥dcdc变换电路时，我们需要考虑减小谐波干扰，提高电路的稳定性和可靠性。
四、结论通过本次实验，我们对全桥dcdc变换电路的工作原理、性能特点及参数设计有了较为全面的了解。
全桥dcdc变换电路能够实现输入电压到输出电压的转换，并且通过控制开关管的导通与截止，可以实现电压和电流的调整。
dcdc变换电路
1.试说明DCDC变换电路中占空比的含义驱动信号中导通时间与开关周期的比值。
2.简述图6-2降压斩电路的工作原理。
当开关导通时，输入电压Ud经电感L向负载传递能量，此时加在电感上的电压为Ud-Uo，电感上的电流线性增加，电感储能增加。
当开关断开时，由于电感的电流不能突变，故L 通过二极管续流，此时，加在L上的电压为-Uo，所以电感的电流线性下降，L上的储能减少。
依据开关导通期间电流的增加量和断开期间电流的减少量相等的原则，我们可以算出U0=σUd。
3.BUCK变换器中电感电流的脉动和输出电压的脉动与哪些因素有关系，试从物理上给以解释。
电感电流的脉动与电感的大小、输入、输出电压以及开关频率有关。
以开关导通期间电感上的电压电流关系公式，即可得出上面的结论。
输出电压的脉动与电感量、输出电容量、开关频率以及输出电压有关。
电感量L电容量C越大，其滤波效果越好，而开关频率fs越高，滤波电感的交流阻抗ωL 就很大，对直流电压的阻抗基本为0,同时滤波电容的交流阻抗1/ωL很小。
4.在降压斩波电路中，反电势负载对输出电压波形有何影响?5.若降压斩波电路用于直流电机调速，电动机需工作于正反转状态，此时图6-2所示降压斩波电路该如何改进?6.若某降压斩波电路中，已知Ud=200V,R=10Ω,L值极大E M=30V。
采用脉宽调方式，当T=50Μs,t on=20μ时，计算输出电压平均值Uo和输出电流平均值Io7.简述升压斩波电路的工作原理8.分别简述升降压斩波电路和斩波电路的原理并比较其异同点。
9.试说明DCDC变换器中负载电流连续和断续的机理，电流断续对电机负载外特性的影响及如何处理电流断续问题。
10.简述图，6-14三相三重DCDC变换器的工作原理。
11.多相多重DCDC变换器有何优点?12.多相多重DCDC变换电路中多重和多相指的是什么意思?13.单端正激DCDC变换电路的工作原理和优缺点14.推挽DCDC变换器工作原理及其优缺点15.单端反激DCDC变换电路的工作原理及其优缺点。
dcdc级联变换电路设计与实现
dcdc级联变换电路设计与实现下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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电力电子技术课件-10-DCDC变换器
t off
L I L UO
根据式(3.2.4)、(3.2.5)可求出开关周期ＴS为
TS1ftontoffUO (IU LdLU dUO）
ILU O (U fdL dU U O)U dD (f1 LD )
流 可一 得上周式期中内△的I平L为均流值过与电负感载电电流流的IO峰相－等峰,即值同,最时大代为入I关2,最系小式为△II1L。= 电I2－感I电1
IOBU2dLTOS D(1D)
式中IOB为电感电流临界连续时的负载电流平均值。
总结:临界负载电流 IOB与输入电压Ud、电感L、开关频率f以及开关管T 的占空比D都有关。
当实际负载电流Io＞ IOB时,电感电流连续;
当实际负载电流Io = IOB时,电感电流处于连续（有断流临界点）;
当实际负载电流Io ＜IOB时,电感电流断流;
I0
I2
2
I1
(3.2.8)
I1I0U2dLTS D(1D)
2021/5/4
10
4.1.1 Buck变换器
电感电流iL临界连续状态:
变换电路工作在临界连续状态时,即有I1=0,由
I1I0U2dLTS D(1D)
可得维持电流临界连续的电感值L0为:
Lo
UdTS 2I0B
D(1D)
即电感电流临界连续时的负载电流平均值为 :
2021/5/4
基本的斩波器电路及 其负载波形
3
4.1 直流变换电路的工作原理
直流变换电路的常用工作方式主要有两种:
① 脉冲频率调制(PFM)工作方式:
即维持导通时间不变,改变工作周期。在这种调 压方式中,由于输出电压波形的周期是变化的,因此 输出谐波的频率也是变化的,这使得滤波器的设计比 较困难,输出谐波干扰严重,一般很少采用。
dcdc基本电路
DC/DC基本电路
DC/DC变换电路，又称为直流斩波电路，是一种将直流电压转换为不同电压的直流电源装置。
它在外部电路中使用控制芯片、电感、二极管、三极管和电容等元件，实现电压的调整和变换。
DC/DC变换电路具有高效、高可靠性、易于系统升级等优点，广泛应用于电力电子、军工、科研、工控设备、通讯设备、仪器仪表、交换设备、接入设备、移动通讯、路由器等通信领域和工业控制、汽车电子、航空航天等领域。
DC/DC变换电路的基本类型包括升压、降压、升降压等。
以降压型DC/DC转换器为例，其基本原理是在输入端施加一个直流电压，通过控制芯片调控开关管的导通和截止，使电感上的电流呈锯齿波状，从而实现输出电压的调整。
在电感电流连续模式下，输出电压与输入电压、电感、电阻等元件参数有关；在电感电流断续模式下，输出电压与电感、二极管、电容等元件参数有关。
设计DC/DC变换电路时，需注意以下几点：
1. 选择合适的控制芯片，根据实际应用场景和性能要求，挑选具有相应电压、电流、效率等参数的芯片。
2. 正确选型电感、电容等外围匹配电路元件，确保其性能与控制芯片相匹配，以达到最佳的整体电路性能。
3. 合理布局基板布线，减小线路电阻、电感、电容等对电路性能的影响。
4. 考虑散热设计，保证电路在长时间运行过程中的稳定性和可靠性。
5. 进行系统兼容性测试，确保DC/DC变换电路与其他电路模块的协同工作。
DC/DC变换电路在现代电子设备中发挥着重要作用，其设计和应用技巧对于实现最佳性能和可靠性具有重要意义。
通过深入了解DC/DC变换电路的基本原理、类型和设计要点，可以使我们更好地应用于实际工程中，满足各种电源需求。
全桥dc-dc变换电路实验原理
全桥dc-dc变换电路实验原理
全桥dcdc变换电路是一种常见的开关电源电路，其主要原理是利用开关管的开闭来实现电压的变换。
当输入电压加到开关管上时，不管是N沟道还是P沟道，只要它们被加正向电压，就会开始导通，电压降到0V。
当输入电压不再施加时，开关管中的电荷与释放的剩余电荷之间的反向电压使其处于非导通状态，此时开关管可以从电路中抽取功率并存储能量，以为后续状态做准备。
在全桥dcdc变换电路中，四个开关管以轮流的方式开闭，使得输入电压在二极管和滤波电容之间周期性变换。
通过控制开关管的开闭状态来使得电路输出的电压可以比输入电压更高或更低。
在变换过程中，开关管会出现开、关、弛缓三个状态，因此会产生一定的开关损耗和开关干扰，但是由于其高效和简单的结构，全桥dcdc变换电路广泛用于各种电子设备中。
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数学模型:
t
diL iL uL L U S uC dt 初值条件? im duC uC iC C iL dt R iC
iM
t
假设uC=Uo =常数iL线性增加
t
2主要波形—电感电流连续情形 + uL uG
+ uo uL
U S uC
ton
主要波形 toff t
T断开等效电路
数学模型:
t
uC
diL iL uL L uC dt 初值条件? im duC uC iC C iL dt R iC
iM t t
假设uC= Uo =常数iL线性减少
3 主要数量关系—电感电流连续情形 表现系统主要性能指标的量： (1) 平均输出电压Uo
(2) 平均输出电流Io
T R uo
io
开关管T导通等效电路
3.1
iS US
T
直流PWM控制技术基础
io
uo
3.1.1 直流变换的基本原理及PWM概念
R
开关管仅两种工作状态： 接通与断开
（2）开关管T断开时， R两端电压 uo=0
基本的直流变换电路
iS US
T R uo
io
开关管T断开等效电路
开关管IGBT断开控制： UG=0
fC (1 D ) D DuC US 2 f
2 2
1 f TS
记：
电路T开关频率
fC
1 2 LC
滤波电路 截止频率
纹波系数：
DuC DuC (1 D) UC UO 2
2
fC f
2
f C f 时, 电压纹波系数很小
2．直流PWM波形的生成方法 调制法生成PWM波形典型框图：
u*R: 调制信号
uC: 载波信号
载波信号频率远大 于调制信号频率
返回
3.2
基本的直流变换电路
3.2.1 降压斩波电路
3.2.2 升压斩波电路
3.2.3 升降压斩波电路 3.2.4 库克变换电路
返回
3.2
基本的直流变换电路
基本的直流变换电路：降压斩波电路、升压 斩波电路、升降压斩波电路、库克变换电路 介绍内容： 1、电路结构 2、工作原理 3、主要波形
第3章 DC/DC变换电路
直流变换—将直流电能(DC)转换成另一 固定电压或电压可调的直流电能。
直流变换电路—完成直流变换的电路。 直流变换器—实现直流变换的装置。
3.1
直流PWM控制技术基础
3.1.1 直流变换的基本原理及PWM概念 直流变换问题的提出 直流供电电压一定，而负载需要不同电压
直流调速：需要可变的直流电压
4 主要波形—电感电流断续情形 电感电流断续情形： 在一段时间内iL=0
uG>0 T导通等效电路
uG=0
T断开、D续流等效电路 降压电路 uG=0
T断开、D断开等效电路
4 主要波形—电感电流断续情形 + uL u
+ uo G
t
uL
U S uC
T导通等效电路
数学模型:
t
diL uL L U S uC dt 初值条件 duC uC iC C iL dt R
1、器件是理想的（不考虑开关时间、导通压降等） 2、输出滤波电容较大，输出电压基本平直
2 主要波形—电感电流连续情形
uG>0 T导通等效电路
降压电路
uG=0
电感电流连续情形： iL>0
T断开等效电路
2 主要波形—电感电流连续情形 + uL u
+ uo T导通等效电路
G
T导通波形
t
uL
U s uC
直流升压：太阳能电池输出电压较低，需要 变换到较高电压再变换为直流
3.1
iS US
T
直流PWM控制技术基础
io
uo
3.1.1 直流变换的基本原理及PWM概念
R
开关管仅两种工作状态： 导通与断开
（1）开关管T导通时， R两端电压 uo=US 开关管IGBT导通条件： UG>0
基本的直流变换电路
iS US
iL
iM
iC
t
假设uC=Uo =常数iL线性增加
t
4 主要波形—电感电流断续情形 + uL toff t on u
+ uo G
t
uL
U S uC uC
tcon t
T断开、D续流等效电路
数学模型:
diL uL L uC dt 初值条件 duC uC iC C iL dt R
t
(3) 电感电流纹波DIL
iL
diL uL L U S uC U S UO dt
DI L iM im U S UO t on L 1 D U S ton L
im
iC
IO
iM t t
3 主要数量关系—电感电流连续情形
uG ton toff
t
(4) 电感电流极值iM、im
uG iL ton toff
t
(5) 电容电压纹波DuC
duC uC UO iC C iL iL dt R R
im iC
IO
iM t t
1 DuC UCM UCm C 1 1 Ts DI L DuC * * * C 2 2 2
ton toff / 2
ton / 2
iS
T L D
iL
io
R uo
US
C
iL
io
US
D
C
R
uo
电感电压uL= – uo， 在该电压的作用下， 电感电流iL线性下降 ， 电感储能减少
T断开等效电路（iL>0)
电感储能向电容、负载转移
3.2.1 降压变换电路 1 降压变换电路工作原理
（2）T 断开情形-电流断续
iS
T L D
iS
T L
iL
ton ton D1 D2 Ts1 Ts 2
u
TS1
ton
t
u ton
t
TS2
3.1.1 直流变换的基本原理及PWM概念 改变占空比D有三种基本方法： ②脉冲宽度调制(PWM)
维持TS不变，改变ton
u
TS
ton1 t
在这种方式中，输出 u 电压波形的周期不变， 仅改变脉冲宽度。 有利于滤波器的设计
TS
ton2
t
3.1.1 直流变换的基本原理及PWM概念 改变占空比D有三种基本方法： ③混合脉冲宽度调制
u TS ton1 t u ton2 t TS2
脉冲周期TS与宽度ton 均改变。
广义的脉冲宽度 调制技术包含上 述三种控制方式
3.1.2 PWM技术基础
1．面积等效原理——PWM应用的理论基础 自动控制理论冲量相等而形状不同的窄脉冲
3.1.1 直流变换的基本原理及PWM概念
iS US
T R uo
io
基本的直流变换电路
开关管IGBT控制电压
R两端平均电压：
ton Uo U S Ts
控制一周期中导通时间比 例可控制输出平均电压
R两端电压波形
3.1.1 直流变换的基本原理及PWM概念 导通占空比 占空比
导通比
定义上述电路中导通占空比D为:
第3章 DC/DC变换电路
3.1 直流PWM控制技术基础
3.2 基本的直流斩波电路 3.3 复合斩波电路 3.4 变压器隔离的直流—直流变换器
返回
第3章 DC/DC变换电路
直流变换—将直流电能(DC)转换成另一固 定电压或电压可调的直流电能。
基本的直流变换电路：降压斩波电路、升压 斩波电路、升降压斩波电路、库克变换电路 重点：电路结构、工作原理及主要数量关系
iL
iM t
iC
假设uC= Uo =常数iL线性减少
t
4 主要波形—电感电流断续情形
U S uC uC
t
iL
im
iC
或：(US Uo ) * ton (Uo ) * toff 0
t U o on U S DU S TS
iM t t
3 主要数量关系—电感电流连续情形
出平均电流Io
Io UO U D S R R
U S uC uC
(3) 电感电流纹波DIL (4) 负载电压纹波DUO 主要器件承受的电压、电流等量可根据波形确定
3 主要数量关系—电感电流连续情形
uG
ton toff
t
uL
(1) 平均输出电压Uo 稳态情况下，电感上一 周期中的平均电压为零。
(U S uC ) * ton (uC ) * toff 0
（1）T导通情形
iS
T
L
iS
T L D
iL
io
R uo
US
C
iL
io
R uo
US
D
C
T导通等效电路
电感电压uL=US– uo， 在该电压的作用下， 电感电流iL线性增长 ， 电感储能增加
电源能量向电感、负载传递
3.2.1 降压变换电路 1 降压变换电路工作原理
（2）T 断开情形-电流连续
iS
T L
加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
e(t)
5
e(t)
10
e(t)
20
e(t)
d(t)
t
0.2 0.1
t
0.2
t
t