升压斩波电路的基本原理

1、升压斩波电路的基本原理 工作原理 假设 L 值很大, C 值也很大（3-20）V 通时, E 向 L 充电,充电电流恒为I1,同时 C 的电压向负载供电,因 C 值很大,输出电压uo 为恒值,记为 Uo；设 V 通的时间为 ton,此阶段 L 上积蓄的能量为EI1tonV 断时, E 和 L 共同向 C 充电并向负载 R 供电；设 V 断的时间为toff,就此期间电感L 释放能量为UoEI1 toff稳态时,一个周期LT 中 L 积蓄能量与释放能量相等 VDEI1 ti 1 onUoEi o I1toffEi GVCu oRi GaO i otI 1Obt图 3-2 升压斩波电路及其工作波形化

2、简得：UoTtontoffEa）电路图b）波形tTE（3-21）/toff1offtoff,输出电压高于电源电压, 故称该电路为 升压斩波电路；也称之为 boost变换器T / t off 升压比,调剂其大小即可转变 Uo 大小,调剂方 法与 3.1.1 节中介绍的转变导通比 a 的方法类似；将升压比的倒数记作 b ,即；t offb 和导通占空比 a 有如下关系：T1（3-22）因此,式（ 3-21）可表示为1E11E（3-23）Uo升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的缘由一是 L 储能之后具有使电压泵升的作用二是电容 C 可将输出电压保持住以上分析中, 认为 V 通态期间因电容C 的作用

3、使得输出电压Uo 不变,但实际 C 值不行能无穷大,在此阶段其向负载放电,故实际输出电压会略低Uo 必定会有所下降,假如忽视电路中的损耗,就由电源供应的能量仅由负载 R 消耗,即EI 1 U o I o（3-24）该式说明,与降压斩波电路一样, 升压斩波电路也可看成是直流变压器；根 据 电 路 结 构 并 结 合 式 （ 3-23） 得 出 输 出 电 流 的 平 均 值 Io 为I o U o 1 E（3-25）R R由式（ 3-24）即可得出电源电流 I1 为：（3-26）I1UoIo12EER2. 升压斩波电路的典型应用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

4、其他交直流电源中MEMLVVDoEuauoI 10i 1TI20Ei 2I10ttuoti 1I20t1Et2tOOi 2ii oOt ont offOonTt xtt off图 3-3 用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形a） 电路图b） 电流连续时c） 电流断续时用于直流电动机传动时通常是用于直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源实际电路中电感L 值不行能为无穷大,因此该电路和降压斩波电路一样,也有电动机电枢电流连续和断续两种工作状态此时电机的反电动势相当于图 3-2 电路 中的电源,而此时的直流电源相当于图 3-2 中电路中的负载； 由于直流电源的电压基本是恒 定的,因此不必并

5、联电容器；电路分析（3-27）V处 于 通 态 时 , 设 电 动 机 电 枢 电 流 为i1 , 得 下 式Ldi1Ri 1EMdt（3-28）式中 R 为电机电枢回路电阻与线路电阻之和；设 i1 的初值为 I10,解上式得i1I10etE M1etR（3-29）当 V 处于断态时,设电动机电枢电流为i2,得下式：Ldi2Ri2E MEdt设 i2 的初值为 I20,解上式得：（3-30）i2I20ettonEEM1etR当电流连续时,从 i2=I10,由此可得：I（3-31）图 3-3b 的电流波形可看出 ,t=ton 时刻 i1=I20,t=toff 时刻20I10etonEM1eton

6、RI10I20etoffEEm1etoffR（3-32）由以上两式求得：toff（3-33）I10E M1eeEEm1eeEERTR1eR1e（3-34）I20E MetonTmee1eRTR1R与降压斩波电路一样,把上面两式用泰勒级数线性近似,得）I10I20mEIo,即（ 3-35R该式表示了 L 为无穷大时电枢电流的平均值I o m ER E MR E（3-36）该式说明, 以电动机一侧为基准看, 可将直流电源看作是被降低到了 E；当电枢电流断续时的波形如 图 3-3c 所示；当 t=0 时刻 i1=I10=0,令式（ 3-31）中 I10=0 即可求出 I20,进而可写出 i2 的表达式；另外,当 t=t2 时, i2=0,可求得 i2 连