《电力电子技术》Buck降压斩波电路

1、电力电子技术Buck降压斩波电路3.2 降压变换电路降压变换电路电力电子技术Buck降压斩波电路图3.2.1降压变换电路3.2 降压变换电路一.电路组成：dULuVDLCRouDiLiVTdiDuCiOiCu1.Ud为直流电压源；1.降压变换电路是一种输出电压的平均值低于输入直流电压的变换电路。2.VT是电力电子器件 （目前都用全控型器件）；3.VD为续流二极管； 4.L为滤波电感；5.C是滤波电容；6.R为负载2.应用：开关电源及直流电动机驱动，如：UPS，手机、笔记本等便携式设备的直流电源，无轨电车、地铁列车、电动汽车的无级变速控制等。新课：导入：电力电子技术Buck降压斩波电路二.工作原

2、理：依据电路参数的不同，本电路可以工作在电感电流连续状态、电感电流临界连续状态及电感电流断续状态；下面以电感电流连续时为例。1.VT导通时：oLduuUodLuUu忽略输出电压的纹波：odLUUuLudULCRouLdii降压变换电路VT导通时等效电路CiCuOidULuVDLCRouDiLiVTdiDuCiOiCu降压变换电路oUuoUO为输出电压的平均值oCuuLdiioCLiii线性增长为定值，LodLiLUUdtdi0dDUUtLUUodLi降压变换电路dULuVDLCRouDiLiVTdiDuCiOiCu电力电子技术Buck降压斩波电路LuLiDutSTontodUUDTdU00Od

3、UU -0LI1I2Itt*波形如图所示dDUUodLUUutLUUodLi二.工作原理：电力电子技术Buck降压斩波电路oiCiCOu,utSTontOU00OI0OII-1OII2tt*波形如图所示(续上一页)OLi iiCRouiO二.工作原理：电力电子技术Buck降压斩波电路二.工作原理：2.VT断开时：oLuu0oLuu忽略输出电压的纹波：oLUuoUuooCuu0dioCLiii线性衰减的为定值，LoLiLUdtdi0-0DUtLUo-iL电源脱离电路，电感释放已经储存了能量，向负载供电，iL经VD续流。VD导通，LuVDLCRouDiLiDuCiOiCu 降压变换电路VT断开时等

4、效电路降压变换电路dULuVDLCRouDiLiVTdiDuCiOiCu等效电路如图电力电子技术Buck降压斩波电路dU0OdUU -LI1I2It00LuLiDutSTontodUUSDTt*波形如图所示offtOU-oU0DUoLUutLUoLi二.工作原理：电力电子技术Buck降压斩波电路oiCiCOu,utSTontOU00OI0OII-1OII2tt*波形如图所示(续上一页)OLi iiCRouiOofft二.工作原理：电力电子技术Buck降压斩波电路dU0OdUU -LI1I2It00LuLiDutSTontodUUSDTt3.在稳定条件下，VT周期性导通、关断，则电压、电流波形周

5、期性重复， 如图所示。offtOU-oU二.工作原理：电力电子技术Buck降压斩波电路oiCiCOu,utSTontOU00OI0OII-1OII2tt3.在稳定条件下，VT周期性导通、关断，则电压、电流波形周期性重复， 如图所示。 (续上一页)offt二.工作原理：电力电子技术Buck降压斩波电路OdUU -t0LuSTontodUUSDTUO只与D有关。在D的变化范围内，改变D值就可以改变输出电压平均值的大小，即Uo只与D有关。offtOU-oU三.数量关系：offoonodtUtUU)(offonSttTdddSonOUDUUTtU1.在稳定条件下，一个周期内电感电流平均增量为零的现象称

6、为电感伏秒平衡。i=0，从而=0，则有电感 伏秒平衡方程：电力电子技术Buck降压斩波电路三.数量关系：2.忽略所有元件的损耗，则输入功率等于输出功率，即：doPPddOoIUIU或因此，输入电流平均值Id与负载电流平均值Io的关系为：ddOdOIDIUUI1电力电子技术Buck降压斩波电路LI1I2I0LiSTonttofftLI三.数量关系：3.流过电感电流的峰 - 峰值 IL：fLDDUIdL)1 ( 12IIIL电力电子技术Buck降压斩波电路LI1I2I0LiSTonttofft三.数量关系：4.维持电感电流临界连续的电感值LO：)1 (2DIDTULOKSdO电感电流临界时的波形如

7、右图所示，此时I1=0LI2I0LiSTonttofft 5）电感电流临界时负载电流平均值IOK:)1 (2DLDTUIOSdOK结论：结论：临界负载电流IOK是保证电感电流连续的最小值与输入电压Ud、电感L、开关频率f及占空比D有关；开关频率f越高、电感L越大、IOK越小，越容易实现电感电流连续工作模式。实际负载电流IOIOK时，电感电流连续；IO=IOK时，电感电流临界连续；IOIOK时，电感电流断续。 电力电子技术Buck降压斩波电路LI1I2I0LiSTonttofftLI三.数量关系：5.电感电流连续时输出电压纹波UO/UO：CQUO假设电感电流iL中所有纹波分量都通过电容，直流分量

8、都通过电阻。图中阴影部分面积表示TS/2时间内电容充电或放电的电荷。82221LSLSITITQ结论： 选择合适的LC值可以纹波电压的大小。 纹波电压的大小与负载无关。电力电子技术Buck降压斩波电路巩固练习 数量关系计算：1.有一开关频率100kHz的降压斩波电路，输入电压为20V，占空比0.8，输出电流4A连续，要求输出纹波电压小于10mV，求：1）维持电感电流临界连续的电感值LO； 2）滤波电容C的最小值。电力电子技术Buck降压斩波电路巩固练习 数量关系计算：2.有一开关频率50kHz的降压斩波电路，电感电流连续，电感值L=0.05mH，输入电压Ud为15V，输出电压Uo=10V。 求