学习情境五++直流斩波电路课件

1、13.1 引言引言3.3 升压式斩波电路升压式斩波电路3.4 升降压斩波电路升降压斩波电路 本章小结本章小结3.2 降压式斩波电路降压式斩波电路2 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的电力电子装置将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电的电力电子装置。也称为直流-直流变换 器（DC/DC Converter）。DC/DC变换器按工作原理不 同可 分为： 谐振型和非谐振型。 谐振型DC/DC变换器利用谐振技术 ，控制开关元器件在开、关瞬间所 承受的电压或电流为零，降低开关损 耗，提高变换效率，并利于进一步提 高开关频率。此变换器中的开关称为 “软开关

2、” 非谐振型DC/DC变换器中 开关元器件在开通瞬间器件上存在较 高电压，关断瞬间器件中流过的电流 非零。此变换器中的开关称为“硬开关” 图5-1 直流斩波系统的结构图3v非振谐型变换器非振谐型变换器 ，有三种控制方式：，有三种控制方式：脉冲频率调制（PFM）、脉冲宽度调制（PWM）及混合调制， PFMTon不变、T变化； PWMT不变、 Ton变化；混合调制Ton、T都变化 其中采用PWM技术，非振谐型变换器的各种电路的结构、工作原理及数量关系是本章主要介绍的内容 。v电路种类6种基本斩波电路：降压斩波电路降压斩波电路、升压斩波电路升压斩波电路、 升降压升降压斩波电路、斩波电路、CukCuk

3、斩波电路、斩波电路、SepicSepic斩波电路和斩波电路和ZetaZeta斩波电路。斩波电路。复合斩波电路复合斩波电路不同结构不同结构基本斩基本斩波电路组合。多相多重斩波电路相同结构基本斩波电路组合。一一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流交流交流直流。直流。4 电路结构 全控型器件IGBT、MOSFET、GTR等， 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它是一种对输入电压进行降压变换的直流斩波器，Uo 1，输出电压高于电源电压，故为升压升压斩波电路。升压比；升压比的倒数记作b ，即。 b和的关系：则: off/tT1bTt

4、offbEEUb111o12电压升高的两个关键原因：之一电感L储能使电压泵升的作用；之二电容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 ： 。 与降压斩波电路一样，升压斩波电路可看作直流变压器。oo1IUEI 输出电流的平均值Io为：RERUIb1oo电源电流的平均值I1为：REIEUI2oo11b13一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 图5-4 升压斩波电路及其波形 a） 电路图 b） 电流连续时 c） 电流断续时2) 升压斩波电路典型应用用于直流电动机传动 再生制动时把电能回馈给直流电源。 电动机电枢电

5、流连续和断续两种工作状态。 直流电源的电压基本是恒定的，不必并联电容器。tOTOEtc)uoioi1i2t1t2txtontoffI20ttTEiOOb)a)i1i2I10I20I10tontoffuo14数量关系当V处于通态时，设电动机电枢电流为i1，得下式：M11ddERitiL当V处于断态时，设电动机电枢电流为i2，得下式：EERitiLM22dd当电流连续时，考虑到初始条件，近似L无穷大时电枢电流的平均值Io，即REEREmIobbM该式表明，以电动机一侧为基准看，可将直流电源电压看作是被降低到了 。Eb15 升降压斩波电路升降压斩波电路 (Buck -boost Chopper) 电

6、路结构设L、C很大，使iL和uo基本恒定。升降压斩波电路可以灵活改变电 压的高低，也可以改变电压的极性。升降压斩波电路是将降压与升压斩波电路串接而成16v基本工作原理a)otb)oti1i2tontoffILIL图5-5 升降压斩波电路及其波形a）电路图 b）波形V导通时，电源E经V向L供电使其储能，此时电流为i1。同时，C维持输出电压恒定并向负载R供电。V阻断时，L的能量向负载释放，电流为i2。负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。17数量关系稳态时，一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零，即Ttu0L0d所以输出电压为：EEtTtEttU1onon

7、offonoV处于通态uL = EV处于断态uL = - uooffoontUtE18图6-5b中给出了电源电流i1和负载电流i2的波形，设两者的平均值分别为I1和I2，当电流脉动足够小时，有：offon21ttII由上式得：11onoff21IIttI 结论当0a 1/2时为降压，当1/2a 1时为升压，故称作升降压斩波电路。也有称之为buck-boost 变换器。其输出功率和输入功率相等，可看作直流变压器。2o1IUEI otb)oti1i2tontoffILIL19 v 本章介绍了6种基本斩波电路、2种复合斩波电路及多相多重斩波电路。v 本章的重点重点是，理解降压斩波电路降压斩波电路和升压斩波电路升压斩