电力电子技术第九章
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20
2.2单端正激式变换器（Forward）
(2)工作波形：电流连续时
21
2.2单端正激式变换器（Forward）
22
2.2单端正激式变换器（Forward）
(2)工作波形：电流断续时
23
2.2 正激电路
（3）输出电压： 输出滤波电感电流连续的情况下：
U o N 2 ton
Ui
N1 T
输出电感电流不连续时，输出电压Uo将高于上式的计
直流
14
来自百度文库
间接直流变流电路
直流
逆变 电路
交流 变压器
交流
整流 电路
脉动直流 滤波器
直流
➢ 采用这种结构的变换原因：
▪ 输出端与输入端需要隔离。
▪ 某些应用中需要相互隔离的多路输出。
▪ 输出电压与输入电压的比例远小于1或远大于1。
▪ 交流环节采用较高的工作频率，可以减小变压器 和滤波电感、滤波电容的体积和重量。工作频率 高于20kHz这一人耳的听觉极限，可避免变压器 和电感产生噪音。
27
2.3 推挽电路
28
2.3 推挽电路
S1
ton
O S2
O
T
uS1
uSO 2
O iS1
O iS2
O iD1
O iS2
O
iL iL
t t 2Ui t 2Ui t
t
t
t
t 29
2.3 推挽电路
➢当两个开关都关断时，D3和D4都处于通态， 各分担一半的电流。
➢Q1和Q2承受的峰值电压均为2倍Ui。
T/8/L
iL断续：Uo=Ui(1+4IGmaxD2/Io)
Io=0: Uo=无穷大
8
(3)实际电路 iL连续：Uo=Ui (1-D)/（（1-D）2+R/RL）
Uo/Ui
9
(4)电路元件参数选择
功率管:U , I 二极管:U , I 电感：L=UiTD(1-D)/(2Iomin)（与降压式一样） 输出滤波电容:C>100DPo/(f γUo2)
▪ 双端电路：变压器中的电流为正负对称的交流电 流。如半桥、全桥和推挽电路。
16
2。1单端反激式变换器(Flyback)
• (A)电流连续:波形 • 变压器起着储能元件的
作用，可以看作是一对 相互耦合的电感。
17
2。1单端反激式变换器(Flyback)
• (b)电流断续: • 波形 • Toff’
3
1.降压式（BUCK）变换 器(dc/dc converter)
（1）工作波形
4
（2）.降压式变换器关系 iL连续时 ：UO=DUi , D=TON/T iL断续时：Uo/Ui=1/(1+IO/(4IGmaxD2)) IG= 4IGmax D(1-D) Io=0,Uo=Ui
实际电路: 电流连续时： UO=DUi -RIo
18
2.1 反激电路
➢电流连续模式：
▪ 输出电压关系：
U o N 2 ton
Ui
N 1 toff
➢电流断续模式：
▪ 输出电压高于上式的计算值，并随负 载减小而升高，在负载为零的极限情 况下，Uo ，因此反激电路不应工 作于负载开路状态。
19
2.2单端正激式变换器（Forward）
(1)磁通复位条件: D<N1/(N1+N3)
第九章内容小结
1
• 要求： ☺各种变换器工作原理波形分析， 变量关系（电流连续，断续两种方式）；
• ☺常用基本电路特点。
• ☺磁性元件磁复位： 单绕组电感：开关周期内电流上升量=下降量 多绕组电感或变压器：磁通增加量=下降量
• ☺电容：一个开关周期内平均电流为零
2
• 一。基本非隔离DC-DC变换器
30
2.3 推挽电路
➢ 输出电压：
▪ 滤波电感L电流连续时：
U o N 2 2ton
Ui
N1 T
▪ 输出电感电流不连续时，输出电压Uo将高于该计算 值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况
下，
Uo
N2 N1
Ui
31
2.4 半桥DC-DC电路
+ C1 Ui
S1 N1
W2 VD1 + N2 ud L
5
（3）电路元件参数选择 功率管:U , I 二极管:U , I 电感：L=UiTD(1-D)/(2Iomin) 输出滤波电容:C=UiD(1-D)/(8Lf2 ΔUC) 高频电容
6
二。升压式变换器（boost）
(1)工作波形
7
(2)外特性 iL连续：Uo=Ui/(1-D) 临界连续负载电流：IG= 4IGmax D(1-D)，IGmax=Ui
15
间接直流变流电路
➢逆变电路通常使用全控型器件，整流电路中 通常采用快恢复二极管、肖特基二极管或 MOSFET构成的同步整流电路 （Synchronous Rectifier）。
➢间接直流变流电路分为单端(Single End)和 双端(Double End)电路两大类。
▪ 单端电路：变压器中流过的是直流脉动电流，如 正激电路和反激电路。
uSO2
O iS1
O iS2
O iD1
O iS2
O
ton
T iL
t
t
Ui t Ui t
t
t
t iL
t
34
2.4 半桥电路
➢ 由于电容的隔直作用，半桥电路对由于两个开关导通 时间不对称而造成的变压器一次侧电压的直流分量有 自动平衡作用，因此不容易发生变压器的偏磁和直流 磁饱和。
➢
输出电压： 当滤波电感L的电流连续时：
Uo Ui
N2 N1
ton T
如果输出电感电流不连续，输出电压U0将高于上式 的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极
算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情
况下，
Uo
N2 N1
Ui
24
正激电路磁复位的其它电路：
• P226题图9-6:Uc2 Ttoff=Ui Ton • 双管正激:D<0.5 • 二极管+稳压管：稳压值大于UiD/(1-D)
25
26
2.3 推挽功率电路
调压：PWM调节控制输出 电压
R负载：
γ%= Δ Uo/Uo
10
三.升/降压式变换器
1.升/降压式变换器
电流连续：
Uo
D 1 D
Uin
11
三.升/降压式变换器
1.升/降压式变换器
电流断续：
Uo Ui2D2 2 IoLf
12
13
• 二。隔离型DC-DC变换器 • 应用例：间接直流变流电路
直流
逆变 电路
交流 变压器
交流
整流 电路
脉动直流 滤波器
N3
+ Uo
+ C2
S2 W1 W3 VD2
32
2.4 半桥电路
+ C1 Ui
S1 N1
W2 VD1 + N2 ud L
N3
+ Uo
+ C2
S2 W1 W3 VD2
当两个开关都关断时，变压器绕组N1的电流为零，VD1和 VD2都处于通态，各分担一半的电流。
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2.4 半桥电路
S1 O
S2 O
uS1
2.2单端正激式变换器（Forward）
(2)工作波形：电流连续时
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2.2单端正激式变换器（Forward）
22
2.2单端正激式变换器（Forward）
(2)工作波形：电流断续时
23
2.2 正激电路
（3）输出电压： 输出滤波电感电流连续的情况下：
U o N 2 ton
Ui
N1 T
输出电感电流不连续时，输出电压Uo将高于上式的计
直流
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来自百度文库
间接直流变流电路
直流
逆变 电路
交流 变压器
交流
整流 电路
脉动直流 滤波器
直流
➢ 采用这种结构的变换原因：
▪ 输出端与输入端需要隔离。
▪ 某些应用中需要相互隔离的多路输出。
▪ 输出电压与输入电压的比例远小于1或远大于1。
▪ 交流环节采用较高的工作频率，可以减小变压器 和滤波电感、滤波电容的体积和重量。工作频率 高于20kHz这一人耳的听觉极限，可避免变压器 和电感产生噪音。
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2.3 推挽电路
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2.3 推挽电路
S1
ton
O S2
O
T
uS1
uSO 2
O iS1
O iS2
O iD1
O iS2
O
iL iL
t t 2Ui t 2Ui t
t
t
t
t 29
2.3 推挽电路
➢当两个开关都关断时，D3和D4都处于通态， 各分担一半的电流。
➢Q1和Q2承受的峰值电压均为2倍Ui。
T/8/L
iL断续：Uo=Ui(1+4IGmaxD2/Io)
Io=0: Uo=无穷大
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(3)实际电路 iL连续：Uo=Ui (1-D)/（（1-D）2+R/RL）
Uo/Ui
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(4)电路元件参数选择
功率管:U , I 二极管:U , I 电感：L=UiTD(1-D)/(2Iomin)（与降压式一样） 输出滤波电容:C>100DPo/(f γUo2)
▪ 双端电路：变压器中的电流为正负对称的交流电 流。如半桥、全桥和推挽电路。
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2。1单端反激式变换器(Flyback)
• (A)电流连续:波形 • 变压器起着储能元件的
作用，可以看作是一对 相互耦合的电感。
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2。1单端反激式变换器(Flyback)
• (b)电流断续: • 波形 • Toff’
3
1.降压式（BUCK）变换 器(dc/dc converter)
（1）工作波形
4
（2）.降压式变换器关系 iL连续时 ：UO=DUi , D=TON/T iL断续时：Uo/Ui=1/(1+IO/(4IGmaxD2)) IG= 4IGmax D(1-D) Io=0,Uo=Ui
实际电路: 电流连续时： UO=DUi -RIo
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2.1 反激电路
➢电流连续模式：
▪ 输出电压关系：
U o N 2 ton
Ui
N 1 toff
➢电流断续模式：
▪ 输出电压高于上式的计算值，并随负 载减小而升高，在负载为零的极限情 况下，Uo ，因此反激电路不应工 作于负载开路状态。
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2.2单端正激式变换器（Forward）
(1)磁通复位条件: D<N1/(N1+N3)
第九章内容小结
1
• 要求： ☺各种变换器工作原理波形分析， 变量关系（电流连续，断续两种方式）；
• ☺常用基本电路特点。
• ☺磁性元件磁复位： 单绕组电感：开关周期内电流上升量=下降量 多绕组电感或变压器：磁通增加量=下降量
• ☺电容：一个开关周期内平均电流为零
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• 一。基本非隔离DC-DC变换器
30
2.3 推挽电路
➢ 输出电压：
▪ 滤波电感L电流连续时：
U o N 2 2ton
Ui
N1 T
▪ 输出电感电流不连续时，输出电压Uo将高于该计算 值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况
下，
Uo
N2 N1
Ui
31
2.4 半桥DC-DC电路
+ C1 Ui
S1 N1
W2 VD1 + N2 ud L
5
（3）电路元件参数选择 功率管:U , I 二极管:U , I 电感：L=UiTD(1-D)/(2Iomin) 输出滤波电容:C=UiD(1-D)/(8Lf2 ΔUC) 高频电容
6
二。升压式变换器（boost）
(1)工作波形
7
(2)外特性 iL连续：Uo=Ui/(1-D) 临界连续负载电流：IG= 4IGmax D(1-D)，IGmax=Ui
15
间接直流变流电路
➢逆变电路通常使用全控型器件，整流电路中 通常采用快恢复二极管、肖特基二极管或 MOSFET构成的同步整流电路 （Synchronous Rectifier）。
➢间接直流变流电路分为单端(Single End)和 双端(Double End)电路两大类。
▪ 单端电路：变压器中流过的是直流脉动电流，如 正激电路和反激电路。
uSO2
O iS1
O iS2
O iD1
O iS2
O
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T iL
t
t
Ui t Ui t
t
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t iL
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2.4 半桥电路
➢ 由于电容的隔直作用，半桥电路对由于两个开关导通 时间不对称而造成的变压器一次侧电压的直流分量有 自动平衡作用，因此不容易发生变压器的偏磁和直流 磁饱和。
➢
输出电压： 当滤波电感L的电流连续时：
Uo Ui
N2 N1
ton T
如果输出电感电流不连续，输出电压U0将高于上式 的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极
算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情
况下，
Uo
N2 N1
Ui
24
正激电路磁复位的其它电路：
• P226题图9-6:Uc2 Ttoff=Ui Ton • 双管正激:D<0.5 • 二极管+稳压管：稳压值大于UiD/(1-D)
25
26
2.3 推挽功率电路
调压：PWM调节控制输出 电压
R负载：
γ%= Δ Uo/Uo
10
三.升/降压式变换器
1.升/降压式变换器
电流连续：
Uo
D 1 D
Uin
11
三.升/降压式变换器
1.升/降压式变换器
电流断续：
Uo Ui2D2 2 IoLf
12
13
• 二。隔离型DC-DC变换器 • 应用例：间接直流变流电路
直流
逆变 电路
交流 变压器
交流
整流 电路
脉动直流 滤波器
N3
+ Uo
+ C2
S2 W1 W3 VD2
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2.4 半桥电路
+ C1 Ui
S1 N1
W2 VD1 + N2 ud L
N3
+ Uo
+ C2
S2 W1 W3 VD2
当两个开关都关断时，变压器绕组N1的电流为零，VD1和 VD2都处于通态，各分担一半的电流。
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2.4 半桥电路
S1 O
S2 O
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