《电力电子技术》课件项目四 开关电源控制电路

项目四

开关电源控制电路1)概念

开关电源:就是利用电力电子器件（如全控器件：电力晶体管、电力场效应管、绝缘栅双极型晶体管等），将恒定的直流电源，通过控制器件的“接通”和“关断”时间，实现输出直流电压调节。2）任务：1、器件学习

三种全控器件(GTR,电力MOSFET,IGBT)2、变流技术学习

斩波电路任务一、全控型器件学习

1、

电力晶体管

2、

电力场效应晶体管

3、

绝缘栅双极晶体管既可控制开通又可控制关断的器件全控型器件通常分为电流控制型与电压控制型。电流控制型：从控制极注入或抽出电流信号控制器件通断，如门极可关断晶闸管(GTO)、电力晶体管(GTR)、集成门极换流晶闸管(IGCT)等。

特点：控制功率较大、控制电路复杂、工作频率低。电压控制型：从控制极以电压信号控制器件通断，如电力场效应管(简称功率MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。

特点：控制功率小、控制电路简单、工作频率较高。1、

电力晶体管■电力晶体管（GiantTransistor——GTR）按英文直译为巨型晶体管，是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管（BipolarJunctionTransistor——BJT）。在电力电子技术范围内，GTR和BJT两名字等效。

在20世纪80年代以来，在中小功率范围GTR取代晶闸管，但目前GTR大多已被IGBT和电力场效应管取代。■GTR的结构和工作原理

◆与普通的双极结型晶体管基本原理是一样的。

◆对于GTR来说，最主要的特性是耐压高、电流大、开关特性好。

优点：具有自关断能力,饱和压降低、开关时间短、安全工作区宽，功率容量大。

缺点:驱动电流较大、耐浪涌电流能力差、易受二次击穿而损坏。

目前，电力晶体管常用的外形有四种：铁壳封装、塑壳封装、模块封装和集成电路封装。封装的外形如图1-17所示

（a）铁壳封装(b)塑壳封装(c)模块封装(d)电路封1、电力晶体管(GTR)5/89☞单管的GTR结构与普通晶体管类似，它由三层半导体（分别引出集电极、基极和发射极）形成的两个PN结（集电结和发射结）构成，多采用NPN结构。☞

在应用中，GTR一般采用共发射极接法。

GTR的电流放大系数

=IC/IB，类似信息电子技术，

而GTR的说明书中通常给出直流电流增益hFE,，故一般认为hFE约等于，单管GTR的

值比信息处理的晶体管小的多，通常为10左右，为获得大电流，GTR通常采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结构增大电流增益。GTR的结构、电气图形符号和内部载流子的流动a)内部结构断面示意图b)电气图形符号c)内部载流子的流动+表示高掺杂浓度，-表示低掺杂浓度1）GTR的结构2）电力晶体管的类型（1）单管电力晶体管可靠性高，能改善器件的二次击穿特性，易于提高耐压能力，并易于散出内部热量。（2）达林顿电力晶体管它是由2个或多个晶体管复合而成，可以是PNP型也可以是NPN型，其性质取决于驱动管，它与普通复合三极管相似。如图1-19所示达林顿电力晶体管的电流放大倍数很大，可以达到几十至几千倍。虽然达林顿电力晶体管大大提高了电流放大倍数，但其饱和管压降却增加了，增大了导通损耗，同时降低了管子的工作速度。

（a）NPN-NPN型达林顿结构(b)PNP-NPN型达林顿结构（3）电力晶体管模块目前生产的GTR模块，可将多达6个相互绝缘的单元电路制在同一个模块内，便于组成三相桥电路。这样，大大提高了器件的集成度、工作的可靠性和性能价格比，同时也实现了小型轻量化。3）GTR的基本特性（静态和动态）

(1)静态特性

☞GTR在共发射极接法时的典型输出特性分为截止区、放大区和饱和区三个区域。与普通晶体管类似。

注意：在电力电子电路中，GTR工作在开关状态，即工作在饱和区或截止区。

☞但在开关过程中，即在饱和区和截止区之间过渡时，一般要经过放大区。截止区放大区饱和区OIcib3ib2ib1ib1<ib2<ib3Uce共发射极接法时GTR的输出特性(2)动态特性

☞开通过程

√开通时间ton为延迟时间td和上升时间tr之和。

☞关断过程√需要经过储存时间ts和下降时间tf，二者之和为关断时间toff。√要加快关断速度，可减小导通时的饱和深度以减小储存的载流子，从而可缩短ts，或增大基极抽取负电流Ib2的幅值和负偏压，负面影响，减小饱和深度会使饱和导通压降Uces增大而增大通态损耗。☞比较：GTR的开关时间在几微秒以内，比晶闸管短很多。ibIb1Ib2Icsic0090%Ib110%Ib190%Ics10%Icst0t1t2t3t4t5tttofftstftontrtdGTR的开通和关断过程电流波形主要是由发射结势垒电容和集电结势垒电容充电产生的。

是用来除去饱和导通时储存在基区的载流子的，是关断时间的主要部分。4)GTR的主要参数除放大倍数

off，开通时间ton,关断时间toff，对于GTR主要关心的还有：1）最高工作电压

因GTR上所加的电压超过规定值时，就会发生击穿。

实际使用时，为确保安全，最高工作电压要比BUceo（基极开路时集电极和发射极间的击穿电压）低得多。2）集电极最大允许电流ICM

通常规定直流电流放大系数hFE下降到规定值的1/2~1/3时所对应的集电极最大允许电流。实际使用时要留有更大裕量，只能用到ICM的一半或稍多一点。3）集电极最大耗散功率PCM指在最高工作温度下允许的耗散功率。（产品说明书中在给出PCM时总是同时给出壳温TC,这就是最高工作温度）2、

电力场效应晶体管●如信息电子技术中所学的场效应晶体管（MOSFET）一样，电力场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型，通常主要指绝缘栅型中的MOS型（MetalOxideSemiconductorFET）,简称电力MOSFET（PowerMOSFET）。●结型电力场效应管一般称为静电感应晶体管（SIT）●电力MOSFET是用栅极电压来控制漏极电流。因此有以下显著

特点:

1）驱动电路简单，需要的驱动功率小。

2）具有自关断能力，开关速度快，工作频率高。

3）无二次击穿，热稳定性优于GTR。

4）但电流容量小，耐压低，一般只适应于功率不超过10kW的电力电子装置。

电力MOSFET1）电力MOSFET的种类

☞按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型。☞当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道的称为耗尽型。

☞对于N(P)沟道器件，当栅极电压大于（小于）零时漏源极之间才存在导电沟道的称为增强型。

☞在电力MOSFET中，主要是N沟道增强型。

☞它是单极型的电压控制型器件。

☞结构上与小功率MOS管有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，而目前电力MOSFET大都采用了垂直导电结构，故又称为VMOSFET，这大大提高了器件的耐压和耐电流能力。☞按垂直导电结构的不同，又分为利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET（VerticalV-grooveMOSFET）和具有垂直导电双扩散MOS结构的VDMOSFET（VerticalDouble-diffusedMOSFET）。这里主要以VDMOSFET器件为例进行讨论。☞电力MOSFET也是多元集成结构，由许多小MOSFET元组成。电力MOSFET的结构和电气图形符号N沟道增强型VDMOS单元截面图b)增强型电气图形符号2）电力MOSFET的结构3）电力MOSFET的工作原理：关开

☞截止：当漏源极间接正电压，栅极和源极间电压为零时，漏源极之间无电流流过。

☞导通：

√在栅极和源极之间加一正电压UGS，当UGS大于某一电压值UT（开启电压或阈值电压，一般为3V左右）时，漏极和源极导电。

√控制电压UGS超过UT越多，导电能力越强，漏极电流ID越大。（1）静态特性即转移特性：指漏极电流ID和栅源间电压UGS的关系，反映了输入电压和输出电流的关系。

√ID较大时，ID与UGS的关系近似线性，曲线的斜率被定义为电力MOSFET的跨导Gfs，即

电力MOSFET的转移特性和输出特性

a)转移特性(2-11)√可见，它是电压控制型器件。4）电力MOSFET的基本特性☞输出特性

√是指电力MOSFET的ID与UDS间特性曲线。√分为三个区：截止区（对应于GTR的截止区）、饱和区（对应于GTR的放大区）、非饱和区（对应于GTR的饱和区）。

饱和是指漏源电压增加时漏极电流不再增加，

非饱和是指漏源电压增加时漏极电流相应增加。

√电力MOSFET工作在开关状态，即在截止区和非饱和区之间来回转换。☞由于本身结构所致，漏极和源极之间形成了一个与MOSFET反向并联的寄生二极管，使用时要注意。☞通态电阻具有正温度系数，对器件并联时的均流有利。电力MOSFET的转移特性和输出特性

b)输出特性

（2）动态特性

☞开通过程（ton）√开通延迟时间td(on)：从

Up前沿到开始出现iD，达到开启电压UT。√电流上升时间tr：电流从

0上升到稳态值。

开通时间ton=td(on)+tr

☞关断过程

√关断延迟时间td(off)：从

Up下降沿到iD

开始下降，

这段时间为td(off)

√电流下降时间tf：iD从稳态值减小到0的时间。

关断时间toff=td(off)+tf

iDOOOuptttuGSuGSPuTtd(on)trtd(off)tf电力MOSFET的开关过程b)开关过程波形(a)(b)uGSP--进入非饱和区的栅极电压注意：☞开关时间在10~100ns之间，其工作频率可达100kHz以上，是主要电力电子器件中最高的。☞栅源之间的绝缘层很薄，|UGS|>20V将导致绝缘层击穿。☞电力MOSFET不存在二次击穿问题，这是其一大优点，但实际使用时仍应留有适当的裕量。3、

绝缘栅双极晶体管IGBT★GTR的特点：为双极型，电流驱动，通流能力很强，但开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。★电力MOSFET优点：单极型，电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单。★绝缘栅双极晶体管（Insulated-gateBipolarTransistor——IGBT或IGT）综合了GTR和MOSFET的优点，即电压控制、输入阻抗高、开关速度快、饱和压降低、损耗小、无二次击穿现象、抗浪涌电流能力强等优点。

IGBT单管及模块外形☞它是三端器件，具有栅极G、集电极C和发射极E。

☞从结构上看，IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区，使IGBT具有很强的通流能力。

☞简化等效电路表明，IGBT是用GTR与MOSFET组成的达林顿结构。

IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号a)内部结构断面示意图b)简化等效电路c)电气图形符号RN为晶体管基区内的调制电阻。

1）IGBT的结构E问：从图见它是几端器件？IGBT与电力MOSFET结构同与异？☞IGBT的驱动原理与电力MOSFET基本相同，是一种场控器件。☞IGBT的开通和关断均由栅极和发射极间的电压UGE决定的。

√导通--当UGE为正且大于开启电压UGE(th)时，MOSFET内形成沟道，并为晶体管提供基极电流ID，使IGBT导通。

√关断：当栅极与发射极间施加反向电压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，使得IGBT关断。

2）IGBT的工作原理E

静态特性(包括转移特性和输出特性)1)转移特性

√它描述的是栅射电压UGE与集电极电流IC之间的关系。

√UGE(th)是开启电压（是导通时最低栅射电压），它随温度升高而略有下降，温度每升高1度，其值下降5mV左右，在+25度时，UGE(th)的值一般为2-6V。

（a）转移特性

3）IGBT的基本特性(包括静态特性和动态特性)E2）输出特性（伏安特性）

√UCE>0时,与晶体管类似，以栅射电压UGE为参考，集电极电流IC与集射极间电压UCE之间的关系。

√分为三个区域：正向阻断区、有源区和饱和区。与GTR有什么不同？(截、放、饱)

√当UCE<0时，IGBT为反向阻断工作状态。√在电力电子电路中，IGBT工作在开关状态，即在正向阻断区和饱和区之间来回转换。(b)IGBT的转移特性和输出特性b)输出特性

E

动态特性

☞开通过程√开通延迟时间td(on)：(从UGE上升沿的10%到ICM10%）电流上升时间tr(ICM从10%上到90%）

开通时间ton=td(on)+tr

√在开通的同时，集射电压UCE的下降，过程分为tfv1和tfv2两段。

tfv2下降缓慢，只有此段结束后，IGBT才完全进入饱和状态。☞关断过程

√关断延迟时间td(off)

(从UGE下降沿的90%到ICM90%）电流下降时间tf

(ICM从90%下到10%）

√电流下降时间tf细分为tfi1(IGBT内部的MOSFET关断时间)和tfi2(IGBT内部的PNP晶体管关断时间)关断时间toff=td(off)+tf

IGBT的开关过程◆IGBT的特性可以总结如下：

☞IGBT开关速度高，开关损耗小。（资料表明，1000V以上时，IGBT的开关损耗只有GTR的1/10,与电力MOSFET相当）

☞在相同电压和电流的情况下，IGBT的安全工作区比GTR大，而且具有耐脉冲电流冲击的能力。

☞IGBT通态压降比VDMOSFET低，特别是在电流较大的区域。

☞IGBT输入阻抗高，其输入特性与电力MOSFET类似。☞与电力MOSFET和GTR相比，IGBT的耐压和通流能力还可以进一步提高，同时保持开关频率高的特点。

（3）擎住效应和安全工作区①擎住效应由于IGBT复合器件内有一个寄生晶闸管存在，当IGBT集电极电流IC

大到一定程度,可使寄生晶闸管（半控器件）导通，从而栅极会失去对集电极电流的控制作用，这种电流失控现象就像普通晶闸管被触发以后，即使撤销触发信号晶闸管仍然因进入正反馈过程而维持导通的机理一样，因此被称为擎住效应或自锁效应。IGBT发生擎住效应后，集电极电流过大，产生过高的功耗导致器件损坏。

说明：擎住效应曾限制了IGBT电流容量的进一步提高，经过多年的努力，此问题得到极大改善。②安全工作区

IGBT开通和关断时,均具有较宽的安全工作区。IGBT开通时对应的安全工作区,称为正向偏置安全工作区(FBSOA);IGBT关断时对应的安全工作区，称为反向偏置安全工作区(RBSOA)。4、

其他新型电力电子器件（补充）1）

静电感应晶体管SIT2）

静电感应晶闸管SITH3）MOS控制晶闸管MCT4）集成门极换流晶闸管IGCT

1）

静电感应晶体管（SIT）■它是一种结型场效应晶体管。它是在普通结型场效应晶体管基础上发展起来的，有源、栅、漏三个电极，它的源栅电流受栅极上的外加垂直电场控制。■是一种多子导电的器件，其工作频率与电力MOSFET相当，甚至超过电力MOSFET，而功率容量也比电力MOSFET大，因而适用于高频大功率场合。■SIT是一种电压控制器件，它分N沟道和P沟道两种，箭头向外的为N-SIT，箭头向内的为P-SIT。注意：

与前面器件不同的是：SIT栅极不加任何信号时是导通的;栅极加负压时关断，称为正常导通型器件，使用时不太方便。

此外，SIT通态电阻较大，使得通态损耗也大，因而SIT还未在大多数电力电子设备中得到广泛应用。2）

静电感应晶闸管SITH■它可以看作是SIT与GTO的复合。■又被称为场控晶闸管（FCT），本质上是两种载流子导电的双极型(比SIT多一种载流子)器件，具有电导调制效应，通态压降低、通流能力强。■其很多特性与GTO类似，但开关速度比GTO高得多，是大容量的快速器件。■一般也是正常导通型，但也有正常关断型，电流关断增益较小，因而其应用范围还有待拓展。

3）MOS控制晶闸管（MCT）■MCT（MOSControlledThyristor）是将MOSFET与晶闸管组合而成的复合型器件。

■MCT具有高电压、大电流、低导通压降的特点。■MCT的开关速度超过GTR，开关损耗也小。

它曾一度被认为是最有发展前途的电力电子器件，经过十多年的努力，最终未能投入实际应用。而其竞争对手IGBT却进展飞速。4）

集成门极换流晶闸管IGCT■它是20世纪90年的后期出现的新型电力电子器件，IGCT将IGBT与GTO的优点结合起来，其容量与普通GTO相当，但开关速度比普通的GTO快10倍，而且可以简化普通GTO应用时庞大而复杂的缓冲电路，只不过其所需的驱动功率仍然很大。

它是一种比较理想的兆瓦级、中压开关器件，适合用于6KV和10KV的中压开关电路。此外，它的电流大、阻断电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、低导通损耗，且制造成本低、成品率高，有很好的应用前景。■目前，IGCT正在与IGBT等新型器件激烈竞争，试图最终取代GTO在大功率场合的位置。分类依据种类典型器件特征开关器件是否可控不可控器件二极管单向导电性半控器件普通晶闸管SCR晶闸管的阳极与阴极之间加上正向电压，门极与阴极之间也加上正向电压时，晶闸管导通。晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，故晶闸管为半控型器件.全控器件GTO、BJT、功率MOSFET、IGBT通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断根据门极(栅极)驱动信号的不同电流控制器件SCR、GTO、BJT驱动功率大，驱动电路复杂，工作频率低电压控制器件MOSEET、IGBT驱动功率小，驱动电路简单可靠，工作频率高根据载流子参与导电情况不同单极型器件MOSFET、SIT开关时间短、输入阻抗高、通态压降高双极型器件GTR、GTO、SITH通态压降低、电流容量大复合型器件IGBT、MCT、IGCT电流密度高、导通压降低、输入阻抗高、响应速度快表4-1电力电子器件的分类与特征器件参数GTOGTRIGBTMOSFET驱动信号电流电流电压电压驱动功率大大中小电流密度大较大中小通态压降小小中大开关速度慢较慢中快表4-2常用电力电子器件参数比较1、普通晶闸管为全控型器件，可关断晶闸管为半控制型器件。（

）2、比较而言，下列半导体器件中开关速度最慢的是()A.IGBTB.GTRC.MOSFETD.GTO3、要使绝缘栅双极型晶体管导通，应（

）。A.在栅射极加正电压B、在栅射极加负电压

C.在集电极加正电压D、在集电极极加负电压4、IGBT是

和

的复合管。5、比较而言，下列半导体器件中输入阻抗最大的是()A.IGBTB.GTRC.MOSFETD.GTO6、请在正确的空格内标出下面元件简称的中文名称GTR

；电力MOSFET

；IGBT

。7、普通晶闸管、电力晶体管、电力场效应管、绝缘栅双极型晶体管均属于全控型电力电子器件。（

）8、电力电子器件是一种能够承受高电压、允许通过大电流的半导体器件。（

）9、比较而言，下列半导体器件中性能最好的是()。A.IGBTB.GTRC.MOSFETD.GTO10、当晶闸管承受反向电压时，不论门极加何种极性触发电压，都将工作在()A、关断状态B、导通状态

C、饱和状态D、不定考虑：在变流技术中，DC/DC是什么技术？任务二DC/DC变换电路DC/DC变换电路，又称斩波电路，它是开关电源的核心技术，广泛应用于开关电源、无轨电车、地铁电车、畜电池供电的机车车辆的无级变速及电动汽车的调速及控制。引言直流斩波电路（DCChopper）

是通过电力电子器件的开关作用，将一个恒定的直流电压变换成另一个固定的或可调的直流电压。

◆一般强调指直接将直流电变为另一直流电，这种情况下输入与输出之间不隔离。

不包括直流-交流-直流（间接直流变流电路）。◆实现方式：它通过周期性的快速接通、断开负载电路，从而将恒定直流电“斩”成一系列的脉冲电压，改变这个脉冲电压接通、关断的时间比，就可方便调整输出电压的平均值。◆应用：直流斩波电路具有效率高、体积小、质量轻和成本低等优点，广泛应用于采用直流电机调速的电力牵引上。交流可以通过变压器变压，而直流不能经变压器变压,那如何变压呢？40/441、降压斩波电路（BuckChopper）降压斩波电路的原理图及波形a）电路图b）电流连续时的波形

◆电路分析

1）此处使用了一个全控型器件V(IGBT)，若采用晶闸管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。

2）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。

3）典型用途：拖动直流电动机或带蓄电池负载，此时负载中均会出现反电动势，图中用EM表示，若无反电动势，只需EM=0。

◆工作原理

☞t=0时驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数曲线上升。

☞

t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降，完成一个周期T。为使负载电流连续且脉动小，通常串接较大电感L。这样负载电流在整个周期基本相等。若L值较小，则在V关断后，到t2时刻，负载电流已衰减到0，会出现电流断续的情况。由波形可见，断续时，u0=EM，负载电压u0平均值会被抬高，一般不希望出现电流断续的情况。☞电流连续时

√负载电压的平均值为√负载电流平均值为式中，ton为V处于通态的时间，toff为V处于断态的时间，T为开关周期，

为导通占空比，简称占空比或导通比。

因

<1,故输出电压低于输入电压，即降压了。(4-1)(4-2)◆基本的数量关系根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，◆斩波电路有三种控制方式

☞脉冲宽度调制（PWM）：T不变，调制开关改变ton。

☞频率调制：保持ton不变，改变T。

☞混合型：ton和T都可调下面分段对降压斩波电路进行解析按V处于通态和断态两个过程来分析。◆在V处于通态期间，设负载电流为i1可得设此阶段电流初值为I10，，解上式得◆在V处于断态期间，设负载电流为i2可得设此阶段电流初值为I20，解上式得(3-2)式中，，，，，I10和I20分别是负载电流瞬时值的最小值和最大值。把式（3-4）和式（3-5）用泰勒级数近似，可得当L为无穷大时，负载电流最大值、最小值均等于平均值。(4-4)(4-5)(4-6)◆电流连续时，有由式（3-1）-（3-3）得(4-3)◆还可从能量传递关系简单地推得，由于L为无穷大，故负载电流维持为I0不变。电源只在V处于通态时提供能量，从负载看，整个周期负载一直在消耗能量，消耗的能力为。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(4-7)与4-6结果相同当L值较小，则可能出现负载电流断续的情况。类似的，◆电流断续时有I10=0，且在t=ton+tx时，i2=0，可以得出电流断续时，tx<toff，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(4-10)4-11)对于电路的具体工况，可据式(3-11)判断电流是否连续。断续时，负载电流一降到0，续流二极管就关断，负载两端电压等于EM.■例4-1在图所示的降压斩波电路中，已知E=200V，R=10Ω，L值极大，Em=30V，T=50μs，ton=20

s,计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。

解：由于L值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为

输出电流平均值为

■例题：

在图所示的降压斩波电路中，E=100V，L=1mH，R=0.5Ω，Em=10V，采用脉宽调制控制方式，T=20

s，当ton=5

s时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。解：由题目已知条件可得：当ton=5

s时，有由于所以输出电流连续。此时输出平均电压为输出平均电流为输出电流的最大和最小值瞬时值分别为此式中，输出电压高于输入电压，故为升压斩波电路。2、升压斩波电路0uGE0ioI1a)b)升压斩波电路及其工作波形a）电路图b）波形

◆工作原理

☞假设L和C值很大。

☞V处于通态时，电源E向电感L充电，电流基本恒定为I1，电容C向负载R供电，因C值很大，基本保持输出电压为恒值Uo。

设通态时间为ton,此阶段L上积蓄的能量为

。

☞V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。

设断态时间为toff，L释放能量为☞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（4-11）☞将升压比的倒数记作β，即，则

和导通占空比

有如下关系式（4-11）可表示为可见，升压斩波电路能使输出电压高于电源电压，关键原因有两个：一是L储能之后具有使电压泵升的作用（使电源和L储的能量共同给负载供电，即使uo>E），二是电容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☞输出电流的平均值Io为(4-12)T/toff表示升压比，调节其大小，即可改变输出电压Uo的大小。(4-13)(4-14)■例

题：在图4-2a所示的升压斩波电路中，已知E=50V，L值和C值极大，R=20

，采用脉宽调制控制方式，当T=40

s，ton=25

s时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。解：输出电压平均值为：

输出电流平均值为：3、升降压斩波电路otb)oti1i2tontoffILILa)升降压斩波电路及其波形a）电路图b）波形

◆工作原理