直流电压变换电路复习过程

BUCK-BOOST电路工作过程分析及说明一、直流斩波电路的基本原理Buck/Boost变换器是输出电压可低于或高于输入电压的一种单管直流变换器，其电路如图4.8。

与Buck和Boost电路不同的是，电感L f在中间，不在输出端也不在输入端，且输出电压极性与输入电压相反。

开关管也采用PWM控制方式。

Buck/Boost变换器也有电感电流连续和断续两种工作方式，此处以电感电流在连续状态下的工作模式。

图4.8是电感电流连续时的主要波形。

图4.10是Buck/Boost变换器在不同工作模态下的等效电路图。

电感电流连续工作时，有两种工作模态，图4.11(a)的开关管Q导通时的工作模态，图(b)是开关管Q关断、D续流时的工作模态。

V o图4.9电路ArrayVi LFi Qi DV图4.10感电流连续工作波形V oV o(a) Q 导通 (b) Q 关断，D 续流图5.11 Buck/Boost 不同开关模态下等效电路二、电感电流连续工作原理和基本关系电感电流连续工作时，Buck/Boost 变换器有开关管Q 导通和开关管Q 关断两种工作模态。

1.在开关模态1[0~t on ]：t=0时，Q 导通，电源电压V in 加载电感L f 上，电感电流线性增长，二极管D 戒指，负载电流由电容C f 提供：f L fin di L V dt=(2-1)oo LDV I R =(2-2)ofo dV C I dt= (2-3)t=t on 时，电感电流增加到最大值max L i ，Q 关断。

在Q 导通期间电感电流增加量f L i ∆f inL y fV i D T L ∆=⋅ (2-4)2.在开关模态2[t on ~ T]:t=t on 时，Q 关断，D 续流，电感L f 贮能转为负载功率并给电容C f 充电，f L i 在输出电压Vo 作用下下降：f L fo di L V dt=(2-5)f o o oL fo f LDdV dV V i C I C dt dt R =+=+ (2-6)t=T 时，f L i 见到最小值min L i ，在t on ~ T 期间f L i 减小量f L i ∆为：(1)f o o L off y f fV Vi t D T L L ∆=⋅=- (2-7)此后，Q 又导通，转入下一工作周期。

直流调压原理
直流调压原理是指通过一定的方法将交流电转换为稳定的直流电。

在直流调压电路中，常使用整流器、滤波电路和稳压电路等组件来实现调压。

下面将详细介绍直流调压原理的具体过程：
1. 整流器：直流调压电路中的第一步是通过整流器将交流电转换为脉动的直流电。

整流器由二极管或可控硅等器件构成，其工作原理是利用这些器件的单向导电特性，将交流电变为具有相同频率的脉动直流信号。

当输入电压的正半周期时，整流器的二极管导通，将正半周期的交流电流转换为正半周期的脉动直流电流；而在输入电压的负半周期时，整流器的二极管截止，不导通电流。

2. 滤波电路：脉动直流电通常含有交流成分，为了使电流更加稳定，需要通过滤波电路来去除其中的交流成分。

滤波电路通常由电容器和电感器组成。

在整流器输出的脉动直流电流经过滤波电路后，电容器会存储电荷并平滑电压，同时电感器则会阻止交流信号的通过，从而使输出电压的波动减小，达到稳定的直流电效果。

3. 稳压电路：滤波后的直流电压仍然可能存在一定的波动，为了进一步稳定输出电压，需要使用稳压电路。

稳压电路的作用是通过负反馈原理来控制输出电压的稳定性。

主要有两种稳压方式：一种是通过二极管Zener稳压原理，调节外接负载电流
以维持输出电压的稳定；另一种是使用集成电路实现电压稳定。

无论使用哪种稳压方式，其核心原理都是通过反馈调节电路的工作状态，使输出电压保持在设定值附近。

通过以上步骤，交流电经过整流、滤波和稳压等环节，最终变为稳定的直流电源。

直流调压原理的应用非常广泛，例如电子产品、电力系统以及工业自动化等领域都需要使用直流电源进行工作。

第7章直流稳压电源7.1 本章主要知识点7.1.1 整流电路整流电路的作用是将交流电（正弦或非正弦）变换为单方向脉动的直流电，完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的核心元件。

常用整流电路如表7.1所示，应重点掌握单相桥式整流电路。

整流电路研究的主要问题是输出电压的波形以及输出电压的平均值U o（即输出电压的直流分量大小），均列于表7.1中。

表中还列出了各种整流电路的二极管中流过的电流平均值I D和二极管承受的最高反向电压U DRM，它们是选择二极管的主要技术参数。

变压器副边电流的有效值I2是选择整流变压器的主要指标之一。

分析整流电路工作原理的依据是看哪个二极管承受正向电压，三相桥式整流电路是看哪个二极管阳极电位最高或阴极电位最低，决定其是否导通。

分析时二极管的正向压降及反向电流均可忽略不计，即可将二极管视作理想的单向导电元件。

表7.1 各种整流电路性能比较表7.1.2 滤波电路滤波电路的作用是减小整流输出电压的脉动程度，滤波通常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的。

最简单的滤波电路是电容滤波电路，滤波电容C 与负载电阻R L 并联，其特点是： （1）输出电压的脉动大为减小，并且电压较高。

半波整流：2o U U =全波整流：2o 2.1U U =（2）输出电压在负载变化时波动较大，只适用于负载较轻且变化不大的场合，一般要求时间常数满足：C R L =τ≥2)5~3(T（3）二极管导通时间缩短，电流峰值大，容易损坏二极管。

（4）单相半波整流时二极管承受的最高反向电压增大一倍，为：2DRM 22U U =除了电容滤波电路以外，还有电感滤波电路以及由电容和电感或电阻组成的LC 、CLC π型、CRC π型等复合滤波电路。

电感滤波电路的输出电压较低，一般2o 9.0U U =，峰值电流很小，输出特性较平坦，负载改变时，对输出电压的影响也较小，适用于负载电压较低、电流较大以及负载变化较大的场合，缺点是制作复杂、体积大、笨重，且存在电磁干扰。

第一讲：基尔霍夫定律及支路电流法点击考纲：熟练掌握基尔霍夫定律的内容和适用场合。

熟练运用支路电流法求解电路中的电流和电压。

（一）课前尝试练习：1、看书Ｐ４０－４３完成下课知识准备（1）基尔霍夫电流定律指出流过任一节点的________________为零，其数学表达式为________________或，该定律也可推广应用于。

（2）基尔霍夫电压定律指出从电路上的任一点出发绕任意回路一周回到该点时________________为零，其数学表达式为________________，该定律也可推广应用于求两点之间的。

（3）几个或多个元件首尾相连构成的无分支电路称为，此支路上流过任意元件的电流。

2、如图所示，为一网络的一部分。

则I1= ，I2= 。

3、某电路用支路电流法解的方程组如下：I1+I2+I3+I4=0I1R1-I4R4+E1=0I2R2-I4R4-E1-E2=0-I2R2+I3R3+E2+E3=0那么该电路的节点数为______________，网孔数为______________，支路数为______________，回路数为______________，并画出电路图。

4、判断下列说法是否正确（1）基尔霍夫电流定律是指沿任意回路绕行一周，各段电压的代数和一定等于零。

（）（2）任意的闭合电路都是回路。

（）（3）回路电流和支路电流是同一电流。

（）（4）在电路中任意一个节点上，流入节点的电流之和，一定等于流出该节点的流之和。

（）（5）基尔霍夫定律只适用于线性电路的计算。

（）5、如图2－3所示网络N1、N2，已知I1=5A，I2=6A，则I3为（）A、11AB、-11AC、1AD、-1AI1图2－4图2－36、如图2－4所示，电流I的值为（）Us的值为（）A、1AB、-2AC、2AD、-1AE、3VF、-3VG、2VH、-2V （二）课堂探究1、如图所示的电桥电路中，已知电阻R1、R2和R3中的电流分别是25mA、15mA和10mA，方向如图中所示，那么电阻R4、R5和R6中的电流分别是_____、______和_____，并在图上标出电流方向。

直流电路、动态电路、交流电路(含耦合电感、变压器)三个部分。

第一部分直流电路一、复习内容1．电压、电位、电流及参考方向、电功率：UI P =P.5(1)U 、I 参考方向关联：⎩⎨⎧<>=)(00提供实发实吸吸UIP (2)U 、I 参考方向非关联：⎩⎨⎧<>-=)(00提供实发实吸吸UIP 2．欧姆定律：(1)U 、I 参考方向关联：RI U =；(2)U 、I 参考方向非关联：RI U -=3．电压源、电流源及各自特性4．无源和有源二端网络的等效变换(最简等效电路)5．基尔霍夫定律：⎪⎩⎪⎨⎧==∑∑0ii U KVLI KCL6．两种实际电源的等效变换：P.49(1)有伴电压源等效变换成有伴电流源；(2)有伴电流源等效变换成有伴电压源。

注意：任何支路或元件与电压源并联，对外电路而言，总可等效为电压源；任何支路或元件与电流源串联，对外电路而言，总可等效为电流源；理想电压源与理想电流源之间无等效关系。

P.487．支路电流法：1-n 个节点电流(KCL )方程，1+-n b 个回路电压(KVL )方程。

8．网孔电流法：P.98(1)当支路有电流源时的处理，P.99例3－6；(2)当支路有受控源时的处理，P.99例3－7，要列补充方程。

9．节点电压法：P.105(1)只含一个独立节点的节点电压方程：弥尔曼定理。

P.107图3－21；(2)含独立无伴电压源的处理：P.107例3－13；(3)含受控源的处理：P.108例3－14；(4)利用节点电压法求解运算放大电路：P.111例3－17。

10．叠加定理：P.115。

(1)电压源s U 不作用，短路之；(2)电流源s I 不作用，开路之；(3)线性电路中的电压、电流响应可以表为激励的线性组合。

11．戴维南定理：oc U ，开路电压；i R，除源后等效电阻。

I12．最大功率传递定理：当L i R R =时，max 4ociP R =13．运算放大器：利用虚短路、虚断路(虚开路)，KCL ；利用节点电压法，注意不得对输出点列写方程。

课程名称：大学物理授课班级：XX级XX班授课教师：XXX授课时间：2课时教学目标：1. 理解直流电路的基本概念和组成。

2. 掌握欧姆定律、基尔霍夫定律及其应用。

3. 熟悉电路元件的特性及其等效变换。

4. 培养学生分析和解决实际电路问题的能力。

教学内容：一、直流电路的基本概念和组成1. 电路的定义、组成和分类。

2. 电路元件及其特性。

3. 电路图的基本表示方法。

二、欧姆定律及其应用1. 欧姆定律的内容和适用条件。

2. 电阻的串联、并联和混联电路的等效电阻计算。

3. 电阻的功率计算。

三、基尔霍夫定律及其应用1. 基尔霍夫电流定律和电压定律的内容和适用条件。

2. 电路中节点电压和回路电流的计算。

3. 基尔霍夫定律在复杂电路分析中的应用。

四、电路元件的特性及其等效变换1. 电阻、电容、电感的特性及其伏安特性曲线。

2. 电路元件的串联、并联和混联电路的等效变换。

3. 电路元件的功率计算。

教学过程：第一课时：一、导入1. 复习电路的基本概念和组成。

2. 引出直流电路及其特点。

二、新课讲授1. 直流电路的基本概念和组成。

2. 欧姆定律及其应用。

三、课堂练习1. 计算电阻的串联、并联和混联电路的等效电阻。

2. 计算电阻的功率。

四、课堂小结1. 总结本节课所学内容。

2. 提出下节课要学习的内容。

第二课时：一、导入1. 复习上节课所学内容。

2. 引出基尔霍夫定律及其应用。

二、新课讲授1. 基尔霍夫定律及其应用。

2. 电路元件的特性及其等效变换。

三、课堂练习1. 计算电路中节点电压和回路电流。

2. 进行电路元件的等效变换。

四、课堂小结1. 总结本节课所学内容。

2. 提出课后作业。

教学评价：1. 学生对直流电路的基本概念和组成有较深入的理解。

2. 学生能够熟练运用欧姆定律和基尔霍夫定律解决电路问题。

3. 学生能够掌握电路元件的特性及其等效变换。

4. 学生在课堂练习和课后作业中能够运用所学知识解决实际问题。

教学反思：1. 在讲授过程中，注重启发式教学，引导学生主动思考。

直流变交流的原理过程直流（DirectCurrent）和交流（AlternatingCurrent）是电力传输中不可或缺的两种电流形式，但它们各自都有自己的优势和缺点。

直流电流具有稳定性和可控性，适合用于长距离输电和高精度的电子设备，而交流电流则可以通过变压器进行电压升降，适合用于家庭和工业电力供应。

但是，在某些特定的情况下，我们需要将直流电流转换成交流电流，这就需要用到直流变交流的技术。

直流变交流的原理直流变交流的原理很简单，就是通过半导体器件将直流电流转换成交流电流。

直流变交流器件主要包括逆变器和换流器两种，它们分别用于将直流电流转换成交流电流和将交流电流转换成直流电流。

逆变器是将直流电压转换成交流电压的电子装置，它通过周期性地开关电路，控制直流电压的大小和方向，从而产生所需的交流电压。

逆变器的基本结构包括直流输入端、交流输出端、逆变器电路和控制电路。

其中，逆变器电路是由多个开关器件组成的，这些开关器件可以控制电路的开关状态，从而实现直流电压的逆变。

换流器是将交流电流转换成直流电流的电子装置，它通过将交流电流进行整流、滤波和稳压等处理，将其转换成稳定的直流电流。

换流器的基本结构包括交流输入端、直流输出端、整流电路、滤波电路和稳压电路。

其中，整流电路是将交流电流转换成直流电流的关键部分，它通过将交流电流进行单向导通，从而实现电流的整流。

直流变交流的过程直流变交流的过程可以分为两个阶段，即逆变和换流两个阶段。

在逆变阶段，直流电流被逆变器转换成交流电流，而在换流阶段，交流电流被换流器转换成直流电流。

逆变阶段逆变阶段是将直流电流转换成交流电流的过程。

具体来说，逆变器通过周期性地开关电路，控制直流电压的大小和方向，从而产生所需的交流电压。

逆变器的操作频率一般在数十千赫范围内，可以根据需要进行调整。

逆变器的工作原理是将直流电压通过开关器件的开关状态，控制其大小和方向。

当开关器件处于导通状态时，直流电压通过器件流入负载，而当开关器件处于关断状态时，直流电压被截断，从而使负载上的电压变为零。

第7章直流稳压电源7.1 本章主要知识点7.1.1 整流电路整流电路的作用是将交流电（正弦或非正弦）变换为单方向脉动的直流电，完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的核心元件。

常用整流电路如表7.1所示，应重点掌握单相桥式整流电路。

整流电路研究的主要问题是输出电压的波形以及输出电压的平均值U o（即输出电压的直流分量大小），均列于表7.1中。

表中还列出了各种整流电路的二极管中流过的电流平均值I D和二极管承受的最高反向电压U DRM，它们是选择二极管的主要技术参数。

变压器副边电流的有效值I2是选择整流变压器的主要指标之一。

分析整流电路工作原理的依据是看哪个二极管承受正向电压，三相桥式整流电路是看哪个二极管阳极电位最高或阴极电位最低，决定其是否导通。

分析时二极管的正向压降及反向电流均可忽略不计，即可将二极管视作理想的单向导电元件。

表7.1 各种整流电路性能比较表7.1.2 滤波电路滤波电路的作用是减小整流输出电压的脉动程度，滤波通常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的。

最简单的滤波电路是电容滤波电路，滤波电容C 与负载电阻R L 并联，其特点是： （1）输出电压的脉动大为减小，并且电压较高。

半波整流：2o U U =全波整流：2o 2.1U U =（2）输出电压在负载变化时波动较大，只适用于负载较轻且变化不大的场合，一般要求时间常数满足：C R L =τ≥2)5~3(T（3）二极管导通时间缩短，电流峰值大，容易损坏二极管。

（4）单相半波整流时二极管承受的最高反向电压增大一倍，为：2DRM 22U U =除了电容滤波电路以外，还有电感滤波电路以及由电容和电感或电阻组成的LC 、CLC π型、CRC π型等复合滤波电路。

电感滤波电路的输出电压较低，一般2o 9.0U U =，峰值电流很小，输出特性较平坦，负载改变时，对输出电压的影响也较小，适用于负载电压较低、电流较大以及负载变化较大的场合，缺点是制作复杂、体积大、笨重，且存在电磁干扰。

第七章直流电压变换电路目的要求1．掌握直流电压变换电路的基本原理和三种控制变换方式。

2．了解晶闸管直流电压变换电路的工作原理及晶闸管换流原理。

3．掌握降压和升压直流变换电路的工作原理及库克（Cuk）电路的工作原理。

4. 了解复合直流电压变换电路的组成及应用。

主要内容及重点难点1. 直流电压变换电路的基本原理2. 直流电压变换电路的三种控制变换方式3. 晶闸管直流电压变换电路的工作原理4. 晶闸管换流原理5. 降压及升压直流变换电路的工作原理6. 库克（Cuk）电路的工作原理7. 复合直流电压变换电路的组成以及应用第一节直流电压变换电路的工作原理及分类直流电压变换电路也称为直流斩波器，它是将直流电压变换为另一固定电压或大小可调的直流电压的电路。

具有效率高、体积小、重量轻、成本低等优点，广泛地应用于可控直流开关稳压电源、直流电动机调速控制和焊接电源等。

一、直流电压变换电路的工作原理1．电路构成：如图7-1所示为直流电压变换电路原理图及工作波形图， R为负载；S为控制开关，是电路中的关键功率器件，它可用普通型晶闸管、可关断晶闸管GTO或者其它自关断器件来实现。

2．电路输出波形：a) b)图7-1 直流电压变换电路原理图及工作波形a) 电路原理图 b) 工作波形3．工作原理分析：当开关S闭合时，负载电压uo=Ud，并持续时间ton，当开关S断开时，负载上电压uo=0V，并持续时间toff。

则T=ton+toff为直流变换电路的工作周期，电路的输出电压波形如图7-1b所示。

若定义占空比为，则由波形图上可得输出电压得平均值为（7-1）只要调节k，即可调节负载的平均电压。

二、直流电压变换电路的三种控制方式直流电压变换电路主要由以下三种控制方式。

1) 脉冲宽度调制(PWM)：脉冲宽度调制也称定频调宽式，保持电路频率f ＝l／T不变，即工作周期T恒定，只改变开关S的导通时间ton。

2) 频率调制(PFM)：频率调制也称定宽调频式，保持开关S的导通时间ton 不变，改变电路周期T ( 即改变电路的频率)。

直流电压升压降压变换原理DC-DC是英语直流变直流的缩写，所以DC-DC电路是某直流电源转变为不同电压值的电路。

DC-DC是开关电源技术的一个分支，开关电源技术包括AC-DC、DC-DC两ff 个分支。

DC-DC电路按功能分为：升压变换器：将低电压变换为高电压的电路。

降压变换器：将高电压变换为低电压的电路。

反向器：将电压极性改变的电路，有正电源变负电源，负电源变正电源两类。

三个主要分支，当然应用时在同一电路中会有升压反向、降压升压等功能同时存在。

DC-DC 变换器的基本电路有升压变换器、降压变换器、升降压变换器三种。

降压变换器原理图如图1所示，当开关闭合时，加在电感两端的电压为（Vi-Vo），此时电感由电压（Vi-Vo）励磁，电感增加的磁通为：（Vi-Vo）*Ton。

当开关断开时，由于输出电流的连续，二极管VD变为导通，电感削磁，电感减少的磁通为：（Vo）*Toff。

当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时，（Vi-Vo）*Ton=（Vo）*Toff，由于占空比D&lt;1，所以Vi&gt;Vo，实现降压功能。

图1 降压变换器原理图升压变换器原理图如图2所示，当开关闭合时，输入电压加在电感上，此时电感由电压（Vi）励磁，电感增加的磁通为：（Vi）*Ton。

当开关断开时，由于输出电流的连续，二极管VD变为导通，电感削磁，电感减少的磁通为：（Vo- Vi）*Toff。

当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时，（Vi）*Ton=（Vo- Vi）*Toff，由于占空比D&lt;1，所以Vi&lt;Vo，实现升压功能。

图2 升压变换器原理图升降压变换器、入出极性相反原理如图3, 当开关闭合时，此时电感由电压（Vi）励磁，电感增加的磁通为：（Vi）*Ton；当开关断开时，电感削磁，电感减少的磁通为：（Vo）*Toff。

当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时，增加的磁通等于减少的磁通，（Vi）*Ton=（Vo）*Toff，根据Ton比Toff 值不同，可能Vi&lt; Vo，也可能Vi&gt;Vo。

简述从耦合电压v2到应答器工作所需直流电压vcc的
变换过程
耦合电压v2到应答器工作所需直流电压vcc的变换过程涉及一系列的电路转换步骤。

首先，耦合电压v2通常是一个交流或混合信号，其幅值和频率可能并不适合直接驱动应答器工作。

因此，需要将其转换为稳定的直流电压vcc。

1.整流：使用整流器将交流信号转换为脉动直流信号。

整流器可以是
半波整流器或全波整流器，取决于需要的效率和输出电压的平滑度。

2.滤波：整流后的信号通常含有较多的纹波，需要使用滤波器（如电
容滤波器）来平滑输出电压，使其更接近直流。

3.稳压：为了确保在各种工作条件下都能提供稳定的直流电压，通常
需要使用稳压器。

稳压器可以监测输出电压，并在需要时调整其值，以保持输出电压的稳定。

4.调节：最后，通过调节电路将电压调整到应答器所需的工作电压vcc。

这可以通过可变电阻、电压分压器或其他类似的电路实现。

经过以上步骤，耦合电压v2就被转换成了应答器工作所需的稳定直流电压vcc。

整个过程中，电路的设计和优化对于确保转换效率和输出电压的稳定性至关重要。