第三章02-升压型直流变换

第三节升压型开关直流稳压电源将一个直流电压Ui转换成另一个直流电压U0，且Ui<U0该电路工作在周期状态:T=ton+toffVT—高频晶体开关管，工作在：导通饱和状态、截止状态VD—续流二极管，当开关管VT截时，VD提供一个称为“续流”电流的通路L—储能电感C—滤波电容RL—等效负载电阻Ui—输入直流电压，该电压大小不稳定或者有纹波U0—输出直流电压，纹波小，稳定。第三章直流变换器一、工作原理1.在VT导通期间ton（见图2）VT导通饱和，VD受反压而截止UVT＝1V左右

uL＝ui此时，电源向电感提供能量，电感储能；电容C向负载RL提供能量，该电路的带负载的能力比降压型的弱导通期的电流流向：iL直线上升，

ton期间，流过电感电流的增加量：电感L中磁场储能:iL=iVT2.在VT截止期间toffVT截止，VD导通电源Ui和电感L都向负载RL供电，同时电容储能。UVD＝1V左右Uo＝Ui＋ULUL＝Uo-UiiL直线下降，toff期间iL的减小量：UVD＝1V左右Uo＝Ui＋ULUL＝Uo-Ui由于：T>toff；所以Uo>Ui二、输入、输出电压的关系式三、升压系数当输入电压变化时，可以通过闭合的反馈控制回路自动地调整占空比D来使输出电压u0维持不变。为了维持输出电压u0稳定不变，反馈控制回路可以采用以下三种调制方式：

1.脉冲宽度调制PWM：方波的周期T保持不变，改变脉冲宽度ton来稳定输出电压。2.脉冲频率调制PFM：保持方波的宽度ton不变，改变脉冲频率（即周期T）以稳定输出电压。

3.混合调制方式：靠同时改变方波的宽度ton和脉冲周期T（频率）来维持输出电压。反馈控制电路的作用：

1、驱动大功率开关管：按需要的脉冲宽度，高频开关工作，使主电路正常运行。

2、按照主电路所需输出量的大小，调节占空比，使主电路输出合适的输出电压，实现稳压。四、升压型开关电源的效率不考虑VT和VD的开关损耗，把电感和电容看成理想器件VT的导通饱和压降UVT＝1VVD的导通饱和压降UVD＝1VVD在toff期间的导通损耗功率为IiUVD，在一个周期内的平均导通损耗功率为：VT在ton期间的导通损耗功率为IiUVT，在一个周期内的平均导通损耗功率为：将(2)式代入(1)式得将(4)式代入(3)式得设Ui=280V,则五、储能电感L电感量的计算：该电路有三种工作状态：(电感电流)连续工作状态（CCM）（电感电流）临界工作状态（Critical)（电感电流）不连续工作状态（DCM）流过储能电感的电流iL刚刚不出现间断时所需的储能电感量为最小电感量，即临界状态时的电感量。

当电路进入平衡状态之后储能电感在toff期间所释放的电荷总量为：负载在一个周期内获得电荷总量为：根据电荷守恒定律，两者应相等，即由此便可得到储能电感电流的平均值与负载电流平均值的关系为：把（1）式代入（2）式得：因为将（4）式代入（3）式得：将（5）式变成：将（6）式代入（7）式得：注：升压、降压型等开关电路，其原理是针对瞬时电压考虑的。当用脉冲频率调制时，我们采用上面（5）式计算临界电感量，当输入的电压是有脉动的电压值，取出输入电压的最大值Uimax和最小值Uimin，算出临界状态的电感量的最大值L临界max和最小值L临界min。若要求电路工作在不连续状态，选略小于L临界min量。对待不同的输入电压是靠输出反馈回来的控制电路控制占空比得到同一输出电压值。若要工作在一般连续工作状态，电感要选略大于L临界max的电感量。六、功率晶体管T的选择：1.流过晶体管的最大集电极电流icp>iLp2.晶体管集一射极间所需承受的最大峰值电压ucep>u03.开关频率与电路的工作频率一样

晶体管的饱和压降要小七、续流二极管VD的选择：1.流过二极管的最大电流为：2.ton期，VD截止，受反向电压u0，选择uRM>u0正向导通压降小和反向恢复时间tm短的二极管作为续流二极管。八、升压型电路的优缺点：

1、这种电路和交流电网之间直接连接，没有电的隔离。2、其带负载的能力比降压型的弱。升压型电路在晶体管导通时，输入电压不加在负载上，只由电容对负载供电；降压型电路在晶体管截止时，输入电压不加在负载上，由电感和电容同时对负载供电。无论是升压型电路，还是降压型电路，都是靠改变占空比D来实现稳压的，由于由硬件实现的占空比D的变化范围有限，输出电压与输入电压不会差别太大。故常用于稳压。例题1已知：升压型开关稳压器，输入Ui为40V，输出Uo为48V，输出功率8w。求：1）升压系数，输出电流，负载电阻。2）设开关频率为40K，求导通期和截止期。3）求临界状态下的电感量。

4）若要工作在连续状态，求电感量的取值范围。

5）晶体管在一个周期内所受电压，并画出其电压波形。解：1）2）3）4）L>5）导通期ton，UVT＝0截止期toff，UVT＝UL＋Ui＝U0=48V6）二极管：imax最大电压三极管：最大电压最大C极电流例题2升压型开关稳压器，若输入是三相桥式整流成的直流电压（三相交流电的有效值为380V），经升压开关稳压后，输出的电压为600V，功率为6KW，设开关频率为40KHz。求：1）画出整流后电压的波形，求出整流后电压的峰值和谷值。2）求输出电流和负载电阻。3）求导通期ton和截止期toff。4）问占空比D在哪个变化范围内变化?5）求临界状态下电感量的Lmax和Lmin(脉宽调制)

。一、工作原理1.轮换导电情况：.VD1,VD2,VD3,VD4,VD5,VD6,组成三相桥式整流电路VD1,VD2,VD3共阳极，连到e点；VD4,VD5,VD6共阴极，连到d点。，a点电位最高，VD4导通，，b点电位最高，VD5导通，

，c点电位最高，VD6导通，每个二极管导电120o，d点电位为的波顶连线。（1）VD4,VD5,VD6共阴极二极管的导电规律：那个二极管的阳极电位最高，其对应的二极管导通。（2）共阳极二极管的导电规律为：VD1,VD2,VD3那个二极管的阴极电位最低，其对应的二极管导电。（120o期间），c点电位最低，VD3导通，（120o期间），a点电位最低，VD1导通，b点电位最高，VD2导通是二极管的自然换流点。故一周内，为的负的波顶连线2整流电压波形：以变压器中点接地，a,b,c三点的电位波形就是三相相电压波形：

0～wta：最高，VD6导通；最低，VD2导通；电流流向：c—VD6—d—感性负载—e—VD2—b整流后的输出电压：

wta~wtc’:VD2，VD4导通，

wtc’~wtb:VD3,VD4导通

wtb~wta’，VD3导通wta’~wtc:VD1,VD5导通wtc~wtb’:VD1导通，wtb’~wta:输出电压波形图线电压波形的波顶连线解：1）Ui(峰值）=547.2Ui(谷值）=364.8

2）求输出电流和负载电阻。3）求交流电有效值为380V时的导通期ton和截止期toff的变化范围。4）问占空比D在哪个变化范围内变化?5）求临界状态下电感量的Lmax和Lmin(脉宽调制)。例题2升压型开关稳压器，若输入是三相桥式整流成的直流电压（三相交流电的有效值为380