第3章直流斩波电路

电容泵常用于小功率电源电路（IC） 由于不用电感，电磁干扰小
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3.2.3
多重斩波电路:
多重斩波电路
等效频率升高,有利滤波平稳电流 可增大输出容量 可冗余备用,提高抗故障能力。
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本章小结
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。
本章的重点 降压和升压斩波电路,2,4象限斩波电路 ---- 原理，输入输出关系、分析方法、工作特点

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例
E=200V ,Em=30V, R=1.0Ω,ρ=0.01 m=30/200=0.15 α=0.25, Io=(200*0.25-30)/1.0=20A---? Δi=0.01*0.25*(1-0.25)*200/1.0=0.375 A Io>Δi/2—io连续,Io有效 或: αc=0.15+0.01/8=0.151 α> αc ---……

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降压斩波器I闭环驱动LED
LD—电流给定，CS—电流反馈
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升压斩波电路 （Boost Chopper） 电路 ---利用L电势升压
储存电能
保持输 出电压
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3.1.2 升压斩波电路
工作原理
α期间V通D断: L由 E充电; C向R放电。 β期间V断D通: E和L同时向C和R放电。 电流连续时输出平均电压: 按波形: UV =βUo 按电路: E-r*IL= Uv (电感UL=0 电容Ic=0) 略电源侧r Uo=E/β=E/(1- α) α↑ Uo↑ (同降压..
-∑In*rLn/3
In=(Un-Uo)/rLn可闭环控为Io/3
特点 (1)等效开关频率升为3倍,有利滤 波平稳电流. (2)可增大电流容量 (3)可冗余备用,提高抗故障能力

T
t
iL , i
Ud
L
i1
iC
C
i0 I 0
uC
I1 0 kT T t
Z
i1
I2 I1 0 iC kT T T 0 kT t t
_
t=ton时刻关断V管，这期间电感 上的电流iL按直线规律从I2下降 到I1，则有
I U0 Ud L t off
I2 I0
I 0
uC U0
或
t off
(I ) L U0 Ud
图3.3 BUCK斩波电路
3.2 BUCK斩波电路
uD
Ud
电路拓扑结构及工作原理 模式1,0≤t≤ton＝kT +
iL=IL Ud
0 iL I2
kT
T
t
L
iC i0 =I0
I1 0 I2 i kT T t
I2 I0
I1
C
Z
0 iC
kT
T T
t
_
0 uC U0
kT
t
t=0时刻驱动V管导通，VD中电流迅 速转换到V管，这时电感上的电压为
第15页
本章结束
Ud
iL
0
L
ic
i0 =I0
iL I2 I1 0 i I2
I2 I0
kT
T
t
VD
C
Z
kT
T
t
I1 0 iC kT T T 0 uC U0 kT t t
根据∆I 可知
U 0 kU d
若假定Buck电路为无损的，则有
U d I U 0 I 0 kU d I 0
0 i0 I0 0
kT
T

作b ，即
b
tof。f T
b
和导通占空比a有如下关系：
a b 1
（3-22）
因此，式（3-21）可表示为
Uo
1 b
E
1 1-a
E
（3-23）
❖ 升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因
➢ 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
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■
3.1.2 升压斩波电路
➢ 以变会有，上所但分下实析降际中，C，值故认不实为可际V能通输无态出穷期电大间压，因会在电略此容低阶C的段作其用向使负得载输放出电电，压UoU必o不然
I10
et1 eT
/ /
--11
E R
-
EM R
ea e
-1 -1
-
m
E R
（3-9）
（3-10）
式中: T /
I10和I20
I 20
1 1
-
e e
-t1 -T
/ /
E R
-
EM R
1- e-a 1- e-
-
m
E R
； m EM / E
t1
/
t1 T
； T a
。由图3-1b可知，
分别是负载电流瞬时值的最小值和最大值。
与降压斩波电路一样，把上面两式用泰勒级数 线性近似，得
I10
I 20
m -
bE
R
（3-35）
该即式表示了L为无穷大时电枢电流的平均值Io，
Io
m -
b
E R
EM
R
bE
（3-36）
该式表明，以电动机一侧为基准看，可将直流

u1正半周：V1导通输出电压，V1关断时，V3 续流；
u1负半周：V2导通；V2关断 时，V4续流。 可通过改变占空比α调节输出电压的大小。
通过谐波分析可知，电源电流中不含有低次 谐波，只含有和开关周期T成反比的高次谐波， 这些高次谐波用很小的滤波器即可滤除。电路的 功率因数接近1。
4．1．2 三相交流调压电路
这种电路常用于电炉的温度控制等时间常数很 大的负载中，以周期为单位进行控制足够了。 当晶闸管导通时刻是正弦波的起始点时，在电 源电压接通期间，负载电压是正弦波，没有谐 波污染。
4．2．2 交流电力电子开关
把反并联的晶闸管串入交流电路中起 接通和断开电路的作用，这就是交流电力 电子开关。其作用是代替电路中的机械开 关。
以交流电的周期（2π）为单位来控 制晶闸管的通断，从而调节输出平均功率 的电路，称为交流调功电路。
设控制周期为M，晶闸管在前N个周期导通， 后M-N个周期关断。
当M=3、N=2时的电路波形如图4-13所示。
调功电路和调压电路的电路形式完全相同，只 是控制方式不同。因其直接调节对象是电路的 平均输出功率，所以被称作交流调功电路。
1）T不变，调节ton，称为脉冲宽度调制，简称PWM； 2） ton不变，改变T，称为频率调制或调频型； 3） ton和T 都调节，称为混合型。 其中第一种方式使用最多。
3．1．2 升压斩波电路
1、工作原理：
当V导通时，E向L补充电能，充电电流为I1，C向负载R 供电，u0基本恒定。 当V阻断时，E和L共同向C充电，并向负载提供能量。
S U1I 0 U1 2
α的移项范围为0°——180°。
2、阻感负载
若把α=0点仍定在电源电压的零点，显然， 阻感负载下稳态时α的移项范围应为 φ<=α<=π。其中负载的阻抗角为φ，负载电 流应滞后于电源电压u1φ角度。在用晶闸管控制 时，很显然只能进行滞后控制，使负载电流更为 滞后，而无法使其超前。