第5章_DC-DC变换技术.pptVIP

* 5.1 DC-DC变换电路概述 5.2 基本DC-DC变换电路 本章小结 第5章 DC-DC变换技术 ■将直流电变换成另一固定电压或可调电压的直流电对应电路称为直流斩波电路（DC Chopper） ，又称直流-直流变换电路（DC/DC Converter），实现 DC/DC变换。 图5-1 直流斩波器的工作原理 （5-1） 5.1 DC-DC变换电路概述 ■根据改变输出电压大小的方法可以分为脉冲宽度调制（PWM ——Pulse Width Modulation）、 频率调制和混合调制三种。 ◆脉冲宽度调制：改变ton而保持通断周期T不变，称为脉冲宽度 调制（PWM）。 ◆频率调制：保持ton不变而改变通断周期T，称为脉冲频率调制（PFM）。 ◆混合调制：对脉冲频率与宽度综合调制，即同时改变ton和T，称为混合调制。 ■根据输出电压与输入电压大小关系，可以分为降压型（Buck）、 升压型（Boost）和升降压型（ Buck- Boost）三种基本类型。 ◆降压型：Uo≤E。 ◆升压型：Uo ≥ E。 ◆升降压型： Uo ＜ E、 Uo ＞ E 或Uo = E 。 5.1 DC-DC变换电路概述 5.2 基本DC-DC变换电路 5.2.1 降压斩波电路 5.2.2 升压斩波电路 5.2.3 升降压斩波电路 5.2.1 降压斩波电路 图5-2 降压斩波电路的原理图及波形 （Buck Chopper） ■电路构成 ?使用一个全控型器件V，图中为IGBT，若采用晶闸管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。 ?设置了续流二极管VD，在V关断时给负载中电感电流提供通道。 ?主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现反电动势，如图中EM所示。 5.2.1 降压斩波电路 图5-2 降压斩波电路的原理图及波形 （Buck Chopper） ■工作原理 ◆电流连续工作状态（电感L足够大，图5-2b） √ ton期间 :V导通 , VD截止 ，uo=E，负载电流io按指数曲线上升。 √ toff期间 : V关断，VD续流，uo=0 ，负载电流呈指数曲线下降。 ◆电流断续工作状态（ txtoff ，图5-2c） √如果L值较小或开关周期T较大，当负载电流按指数规律下降到tx时，负载电流已衰减到零。 √ ton期间 :V导通 , VD截止 ，uo=E，负载电流io按指数曲线上升。 √ tx期间 : V关断，VD导通续流，uo=0 ，负载电流呈指数曲线下降。 √ toff -tx期间 ： V关断, VD截止 ，uo=EM，负载电流io=0。 5.2.1 降压斩波电路 （Buck Chopper） ■基本的数量关系 ◆电流连续时 √负载电压的平均值为 (5-2) 式中，?为导通占空比，简称占空比或导通比。 √负载电流平均值为 (5-3) 可见：斩波电路有三种控制方式（常用的为第1种） （1）脉冲宽度调制（PWM）：T不变，改变ton。 （2）频率调制：ton不变，改变T。 （3）混合型：ton和T都可调，改变占空比。 式中， ， ， ， 把式（5-10）和式（5-11）用泰勒级数近似，可得 平波电抗器L为无穷大，此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。 (5-10) (5-11) (5-12) √负载电流最小值与最大值为 5.2.1 降压斩波电路 （Buck Chopper） ?以上关系还可从能量传递关系简单地推得，一个周期中，忽略电路中的损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等，即 则 假设电源电流平均值为I1，则有 其值小于等于负载电流Io，由上式得 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。 (5-13) (5-14) (5-15) (5-16) 5.2.1 降压斩波电路 （Buck Chopper） ◆电流断续时有I10=0，且t=ton+tx时，i2=0，可以得出 电流断续时，txtoff，由此得出电流断续的条件为 输出电压平均值为 负载电流平均值为 (5-17) (5-18) (5-19) (5-20) 5.2.1 降压斩波电路 （Buck Chopper） ■基本的数量关系 ?当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即 化简得 上式中的