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第3章 直流斩波电路综述

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第3章直流斩波电路

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
26
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。
27
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

5
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 ---……

6
降压斩波器I闭环驱动LED
LD—电流给定，CS—电流反馈
7
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
8
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
第3章直流斩波器和开关电源modify

第3章直流斩波器和开关电源modify

T + US
-
+ uL -
+ u
D -
L
D
+
M Uo
-
uD
Us
uL Us-Uo iL iT iD -Uo
1 T uLdt 0 周期性稳态电路中电感无直流电压 T 0 T 1t on [ ( U U ) dt ( U ) dt ] 0 于是有： s o o ton T0 U ( T t ) ( U U ) t o on s o on ton U U U o s s T
-
CH2
+ D2 vo-来自M+ E
-
电路中CH1与CH2是互补控制的，即CH1通CH2断， CH1断CH2通。当CH1为“通”信号时若io为正，则 CH1导通，vo为Us，电网给负载供电。若io为负， 则D1导通，vo仍为Us，将负载电能送回电网。 同理当CH2为“通”信号时若io为正，则D2导通， 电感将储能交给负载E，vo=0，若io为负，则CH2导 通，vo仍为Us，E为L提供能量。
Power Electronics
直流斩波器与直流开关电源
电力电子技术
§3-1直流斩波器的原理
1.原理：当开关交替地通断时，负载上就得到脉冲列
K + US
-
io R + uo
-
其平均值(直流值)是： ton U U U O S S T T:斩波周期；:导通比。改变可 改变输出电压的平均值。 当负载中有电感时，必须增加开关 K2以便为电感电流提供流动路径。 当K1闭合时K2断开；K1断开时K2 闭合。实际电路中用二极管来代替 K2
s
o
4. 第二象限斩波器
T闭合负载电势E加到电感L上， L储能，iL 增大，同时D截止。 T断开iL 经D流动，L放能。此 时io流出负载流入电网。若io 流入负载为正(第1象限)，则 流出为负(第2象限)。io流出代 表电能由负载流向电网。这在 再生制动时出现。
第三章 直流斩波电路

第三章 直流斩波电路


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
直流斩波电路

直流斩波电路


图3-8 可关断晶闸管电极判别
（3）可关断晶闸管触发特性测试
如图3-9所示。将万用表置于R×1档，黑表笔 接可关断晶闸管的阳极A，红表笔接阴极G悬空，这 时晶闸管处于阻断状态，电阻应为无穷大（∞）， 如图3-9（a）所示。
（4）可关断晶闸管关断能力的初步检测
测试方法如图3-10所示。采用1.5V干电池一节， 普通万用表一只。
3.1.4绝缘栅双极晶体管
1．IGBT工作原理 由结构图可知，IGBT相当于一个由MOSFET
驱动的厚基区GTR。其剖面图见图3-21， N沟道IGBT的图形符号如图3-22所示。
图3-21 IGBT结构剖面图
图3-22 N-IGBT图形符号
2．IGBT主要特性
（1）静态特性
IGBT的静态特性包括转移特性和输出特性。
图3-16 功率MOSFET的输出特性
图3-17 功率MOSFET的转移特性
图3-18 功率MOSFET开关过程的电压波形
3．功率MOSFET 的主要参数 （1）通态电阻Ron （2）开启电压UGS（th） （3）跨导gm （4）漏源击穿电压BUDS （5）栅源击穿电压BUGS 4．功率MOSFET的安全工作区
IGBT的转移特性是描述集电极电流IC与栅射电压 UGE之间关系的曲线，如图3-23（a）所示。
图3-23（b）是以栅源电压UGE为参变量的IGBT正 向输出特性，也称伏安特性 。
（2）动态特性
IGBT的动态特性也称开关特性，包括开通和关 断两个部分，如图3-24所示。
图3-23 IGBT的静态特性曲线 （a）转移特性 （b）输出特性
图3-9 可关断晶闸管触发特性简易测试方法
图3-10 可关断晶闸管的Leabharlann 断能力测试3.1.2电力晶体管
单片机第三章直流斩波电路n

单片机第三章直流斩波电路n


滤波原理
直流斩波电路通过滤波电路对 高频脉冲进行滤波，得到稳定 的直流输出。
控制原理
直流斩波电路通过控制器对开 关元件的控制信号进行调节， 实现对输出的精确控制。
直流斩波电路的基本结构
控制器
控制器负责生成开关元件的控制 信号，用于调节电源的输出。
开关元件
滤波电路
开关元件是直流斩波电路的核心 部分，负责快速切换电源的输出。
优点
• 高效率 • 精确控制 • 能量回收
局限
• 电磁干扰 • 纹波幅度 • 成本较高
直流斩波电路的未来发展趋势
随着电力电子技术的不断进步，直流斩波电路将进一步提高电压和电流的调 节精度，降低纹波幅度，并应用于更广泛的领域，如新能源和电动汽车。
直流斩波电路的作用
电压/电流调节
直流斩波电路能够调节直流电源的输出电压或电流，满足特定的需求。
能量回收
直流斩波电路可实现电能的回收利用，减少能源的浪费。
电机驱动
直流斩波电路可用于控制电机的速度和转向，实现高精度的电机控制。
直流斩波电路的原理
切换原理
直流斩波电路通过开关元件的 快速切换，将直流电源的输出 转换为高频脉冲。
直流斩波电路
直流斩波电路是一种用于调节直流电源输出的电路，通过切换电源的开关来 改变输出电压或电流。
直流斩波电路的定义
1 调节直流电源
直流斩波电路可通过高频开关路由，调节直流电源的输出电压或电流。
2 重要组成部分
直流斩波电路主要由控制器、开关元件和滤波电路组成。
3 作为电源变换器
直流斩波电路也可以将直流电源转换为交流电源。
滤波电路对高频脉冲进行滤波， 使输出稳定且纹波尽可能小。
直流斩波电路的应用示例
第3章----直流斩波电路

第3章----直流斩波电路

9
3.1.2 升压斩波电路
升压斩波电路 （Boost Chopper）
1) 升压斩波电路旳基本原理
电路构造
储存电能
保持输 出电压
10
3.1.2 升压斩波电路
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，电流恒定I1，电容C 向负载R供电，输出电压Uo 恒定。
V处于断态时，电源E和电感 L同步向电容C充电，并向负 载提供能量。
当上述电路电源公用而负载为3个独立负载时，则 为3相1重斩波电路。 而当电源为3个独立电源，向一种负载供电时，则 为1相3重斩波电路。 多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波电路单 元可互为备用。
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本章小结
本章简介了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。
本章旳要点是，了解降压斩波电路和升压斩波 电路旳工作原理，掌握这两种电路旳输入输出 关系、电路解析措施、工作特点
复合斩波电路——降压斩波电路和升压斩波电路组合构成 多相多重斩波电路——相同构造旳基本斩波电路组合构成
电流可逆斩波电路
斩波电路用于拖动直流电动机时，常要使电动机既可 电动运营，又可再生制动。
降压斩波电路能使电动机工作于第1象限。
升压斩波电路能使电动机工作于第2象限。
电流可逆斩波电路：降压斩波电路与升压斩波电路组 合。此电路电动机旳电枢电流可正可负，但电压只能 是一种极性，故其可工作于第1象限和第2象限。
直流传动是斩波电路应用旳老式领域，而开关 电源则是斩波电路应用旳新领域，前者旳应用 在逐渐萎缩，而后者旳应用是电力电子领域旳 一大热点。
24
第3章 直流斩波电路
3.1 基本斩波电路 3.2 复合斩波电路和多相多重斩波电路
第三章 直流斩波电路

第三章 直流斩波电路


uo
a) 电路图
io
iV1
iD1
t
iD2
iV2 b)
t
图3.7 可逆斩波电路及其波形
第18页 页
3.4 复合斩波电路
(二)桥式可逆斩波电路 两个电流可逆斩波电路组合起来, 两个电流可逆斩波电路组合起来,分别向电动机提 供正向和反向电压,实现电机的四象限运行. 供正向和反向电压,实现电机的四象限运行.
电路拓扑结构及工作原理
储存电能
保持输出电 压
第9页 页
3.3 BOOST斩波电路 斩波电路
电路拓扑结构及工作原理 假设L 假设L和C值很大. 值很大. V处于通态时,电源 处于通态时 通态 向电感L充电, 向电感L充电,电流i1 恒定,电容C向负载Z 恒定,电容C向负载Z 供电, 供电,输出电压uo恒 定. V处于断态时,电源 处于断态时 断态 和电感L同时向电容C 和电感L同时向电容C 充电, 充电,并向负载提供 能量. 能量.
Io = Uo 1 E = R β R
电源电流的平均值I1为:
Uo 1 E I1 = Io = 2 E β R
第13页 页
3.3 BOOST斩波电路 斩波电路
升压斩波电路典型应用
一是用于直流电动机传动 二是用作单相功率因数校正电路 三是用于其他交直流电源中 用于直流电动机传动
再生制动时把电能回馈 给直流电源. 给直流电源. 电动机电枢电流连续和 断续两种工作状态. 断续两种工作状态. 直流电源的电压基本是 恒定的, 恒定的,不必并联电容 器.
E EM β E I o = (m β ) = R R
该式表明,以电动机一侧为基准看, 该式表明,以电动机一侧为基准看,可将直流电源电 压看作是被降低到了βE.
第3章斩波电路

第3章斩波电路

第3章斩波电路一.直流直流变流电路1.直流-直流变流电路它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电2.直接直流变流电路也称斩波电路,一般是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3.间接直流变流电路在直流变流电路中增加了交流环节,在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离,因此也称为直-交-直电路二.降压斩波电路1.输出到负载的电压平均值U o最大为E,若减小占空比则U o随之减小因此该电路称作降压斩波电路2.电流连续时负载电压的平均值●ton：V导通时间，toff：V关断时间，T：开关周期：导通占空比(占空比或导通比)2.负载电流平均值为3.电流断续时，负载电压u0平均值会被拾高一般不希望出现电流断续的情况4.脉冲宽度调制(PWM)：T不变，改变ton●频率调制：ton不变，改变T●混合型：ton和T都可调，改变占空比三.升压斩波电路1.负载电压的平均值●输出电流的平均值●电源电流3.升压斩波电路的典型应用：●用于直流电动机传动,●用作单相功率因数校正电路,●用于其他交直流电源中.●在直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源●电动机电枢电流连续和断续两种工作状态4.当t x<t off是电流断续的条件四.升降压斩波电路1.原理：●V导通时，电源E经V向L供电使其贮能，此时电流为i1，同时C维持输出电压恒定并向负载R供电●V关断时，L的能量向负载释放，电流为i2，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反2.数量关系●稳态时，一个周期T内电感L两端电压u L对时间的积分为零●当V处于通态期间，u L=E；而当V处于断态期间，u L=-u o，Et on=U0t off●输出电压：●当0<α<1/2时为降压，当1/2<α<1时为升压3.电源电流i1和负载电流i2的平均值分别为I1和I2，当电流脉动足够小时4.如果V、VD为没有损耗的理想开关时，则输出功率和输入功率相等EI1=U0I2五.Cuk斩波电路1.特点：V导通时，E-L1-V回路和C-V-R-L2回路分别流过电流●V关断时，E-L1-C-VD回路和R-L2-VD回路分别流过电流●输出电压的极性与电源电压极性相反2.数量关系：●电容C的电流在一周期内的平均值应为零●由L1和L2的电压平均值为零，可得出输出电压U o与电源电压E的关系3.Cuk斩波电路与升降压斩波电路相比的优点：Cuk斩波输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波六.Sepic斩波电路1.工作原理：●V导通时，E-L1-V回路和C1-V-L2回路同时导电，L1和L2贮能●V关断时，E-L1-C1-VD-负载回路及L2-VD-负载回路同时导电，E和L1既向负载供电，同时也向C1充电2.输入输出关系：七.Zeta斩波电路1.工作原理●V导通时，电源E经开关V向电感L1贮能同时，E和C1共同经L2向负载供电●V关断时，L1-VD-C1构成振荡回路，L1的能量转移至C1，同时L2的电流经VD续流，L1能量全部转移至C1上之后，VD关断，C1经L2向负载供电2.输入输出关系3.两种电路具有相同的输入输出关系，Sepic电路中，电源电流连续但负载电流断续，有利于输入滤波，反之，Zeta 电路的电源电流断续而负载电流连续；两种电路输出电压为正极性的。

第3章 直流斩波电路

第3章 直流斩波电路


图3-1 降压斩波电路的原理图及波形
能量关系
• 当电路工作于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，此 时负载电压的平均值为：
U0 = ton t E = on E =α⋅ E ton +toff T
……… (3-1)
式中， 处于通态的时间； 处于断态的时间； 为开关周期； 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； α为导通占空比。 为导通占空比。 由此式知，输出到负载的电压平均值U0的最大值为E，若减小占空比α ， 由此式知，输出到负载的电压平均值U 的最大值为E 随之减小。因此，该电路称为降压斩波电路。 则U0随之减小。因此，该电路称为降压斩波电路。也有很多文献中直接使 用其英文名称，称为Buck变换器。 Buck变换器 用其英文名称，称为Buck变换器。
− t − t on
= E ，设此阶段电流初值为I10 ，τ=L/R t t − − E − EM i1 ( t ) = I 10 e τ + (1 − e τ ) R
M
设此阶段电流初值为I20，解得：2 ( t ) = I 20 e i
τ
− EM 。 − (1 − e R
t − t on
τ
)
• 当电流连续时，有：I10=i2(t2)，I20=i1(t1)。由此可得到：
α E − E
M I0 = • 则 R 与前面计算的结论一致。 由于负载电流平直，假设电源电流平均值为I 则有： 由于负载电流平直，假设电源电流平均值为I1 ，则有：
I1 =
ton I0 = α I0 T
其值小于等于负载电流I 其值小于等于负载电流I0 ，由上式得： 由上式得：
EI1 = α EI 0 = U 0 I 0
06第3章 直流斩波与交流电力控制电路概述

06第3章 直流斩波与交流电力控制电路概述


（2）重点掌握非隔离型DC－DC变换电路
其中最为基本的是降压型与升压型斩波电路。
4
3.1.3 DC–DC电路开关器件的选用
早年均采用晶闸管作为开关器件。
但是晶闸管需要专门为其设臵关断的辅助电路，控制 相对复杂且开关频率较低。


目前较多采用开关频率较高的全控型器件，如IGBT。
提高器件的开关频率对减少低频谐波分量十分有益。
i0 i0
(a t a )
观察电流暂态分量有三种可能 导通角可由电流表达式利用边界条件求得
tgj
（2）应用
城市无轨电车、轨道交通中的地铁直流电动机的调速。
工厂厂区内以及旅游景区中的电瓶车驱动用直流电动 机的调速。
3
3.1.2 DC–DC变换电路的分类
（1）根据输入与输出间的联系不同分为两大类
① 非隔离型DC－DC变换电路 降压型斩波电路 升压型斩波电路 混合型（即可升压又可降压）斩波电路 ② 隔离型DC－DC变换电路 正激型斩波电路 反激型斩波电路 推挽型斩波电路 半桥型斩波电路 全桥型斩波电路
i0
0
uVT
0
P U0 I0 U0 1 p a sin 2a f (a ) l 2p p S U1 I1 U1
24
3.4.1 单相交流调压电路
（4）单相纯电阻负载
相关结论 移相范围0≤ a ≤p。 输出电压虽然为交流，但是 输出电压的波形非正弦，含有谐 波，与变压器降压有所不同。 功率因数与移相触发角有关。 输出电压与输入电压的关系

U0
VT 1
i0
VT 2
数值分析
1
u1
直流斩波电路

直流斩波电路

直流斩波电路能将直流电变换为另一固定或可调电压的直流电，也称为DC/DC变换器。基本斩波电路包括降压、升压、升降压、Cuk、Sepic和Zeta六种。降压斩波电路工作原理是在V导通时电源向负载供电，V关断时二极管续流，负载电压近似为零。通过控制V的通断时间，即脉冲宽度调制（PWM）或频率调制，可调节负载电压平均值。升压斩波电路Байду номын сангаасV通态时电源向电感充电，断态时电源和电感同时向电容充电并向负载供能，实现电压升高。数量关系表明，输出电压高于电源电压，升压比与V的断态时间有关。两种电路均可实现能量的有效传递和转换，满足不同负载需求。

直流斩波电路

直流斩波电路简介直流斩波电路（DC Chopper）是一种用来控制直流电动机的电路。

它可以为直流电机提供高效的调速和转向控制，因此在工业应用中非常广泛。

直流斩波电路主要由斩波器、控制电路和直流电源组成。

斩波器是控制电动机转速和方向的核心部分，它通过调节输出电压和电流的波形来实现电机的控制。

控制电路则通常采用微处理器或单片机，用来控制斩波器的工作状态和输出信号的频率、幅值和相位。

直流电源则是为整个系统提供电能，以保证电机能够正常运行。

斩波器斩波器是直流斩波电路中最重要的部分，它通常包括一个开关器件和一个电感元件。

开关器件可以是晶闸管、MOSFET管、IGBT管等。

而电感元件则是用来限制输出电流和平滑输出电压波形的。

在斩波器中，当开关器件导通时，电感元件会吸收输入电源中的能量，同时输出电压也会上升。

而当开关器件关断时，电感元件会反向放电，同时输出电压也会下降。

通过改变开关器件的工作状态，我们就可以改变电源的输出电压和电流波形，从而实现对电动机的控制。

控制电路在直流斩波电路中，控制电路主要负责控制斩波器的开关状态。

控制电路通常由微处理器或单片机实现，可以使用PID等算法来控制输出电压和电流的稳定性和响应性。

控制电路同样可以控制输出信号的频率、幅值和相位。

这些信号不仅可以控制电动机的运行状态，还可以用来监测电机的转速和位置，以实现更加精确的控制。

直流电源直流电源是为整个电路提供电能的部分，它的稳定性和可靠性对整个电路的运行非常重要。

在直流斩波电路中，直流电源通常采用整流电路和充电电路的结合，以实现对电池的充电和电机运行的供电。

直流电源的质量也直接影响了斩波器和控制电路的稳定性，因此需要特别注意。

应用直流斩波电路可以应用于各种不同类型的电机控制，包括直流电动机、无刷直流电机和步进电机等。

它的高效能和高精度控制使得它在精密控制和节能降耗等方面具有广泛的应用前景。

除此之外，直流斩波电路还可以应用在光伏逆变器、风力发电机、电子变压器等领域中，以实现对电能的转换和传输。

直流斩波变换电路简介


直流变换系统结构
单丶三相 不可控整流
蓄电池
滤波电路
DC-上图。由于变换器的输入是电 网电压经不可控整流而来的直流电压，所以直流斩波不仅 起到调压的作用，同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电 流的作用。
直流变换电路分类
直流变换电路简介
1 直流变换电路概念 2 直流变换系统结构 3 直流变换电路分类
直流变换电路概念
将一个固定的直流电压变换成大小可变的直流电压的 电路称之为直流斩波电路，也称之为直流变换（DC-DC)电 路。直流斩波技术广泛应用与开关电源及直流电动机驱动 中，如不间断电源(UPS)丶无轨电车丶地铁列车丶蓄电池供 电的机动车辆的无级变速控制。使用直流斩波技术能使控 制对象获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约 电能的效果。
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√负载电流平均值为
Io
Uo
Em R
☞电流断续时，负载电压uo平均值会被抬高，一般 不希望出现电流断续的情况。
2020/10/25
电力电子技术
16
3.2.1 降压斩波电路
◆思考： ☞输入电流是连续的还是断续的？ ☞哪些因素会使输出电流出现断续的 情况？如果出现断续，应怎样调节 电路参数，使输出电流连续？
2020/10/25
电力电子技术
11
3.2.1 降压斩波电路（Buck Chopper）
工作原理分析
开关V有驱动信号时， 导通，则VD截止。 L储存能量，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。
2020/10/25
电力电子技术
12
3.2.1 降压斩波电路（Buck Chopper）
电力电子技术
2
3.1 概述
■直流-直流变流电路（DC/DC Converter）包括直接直流 变流电路和间接直流变流电路。
■直接直流变流电路 ◆也称斩波电路（DC Choppers）。 ◆功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流 电。 ◆一般是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。
◆也称斩波电路（DC Chopper）。
◆功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流 电。
◆一般是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。
■间接直流变流电路
隔离型斩波电路
◆在直流变流电路中增加了交流环节。
◆在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离， 因此也称为直—交—直电路。
通时间 ton。 ➢ 特点是：可大幅度改变输出电压大小，但也存在着
由于频率变化所引起的滤波器设计较困难的问题。
2020/10/25
电力电子技术
8
第3章 直流斩波电路
3.1 概述 3.2 非隔离型斩波电路 3.3 隔离型斩波电路
本章小结
3.2 非隔离型斩波电路
3.2.1 降压斩波电路 Buck 3.2.2 升压斩波电路 Boost 3.2.3 升降压斩波 Buck-Boost 电路和 Cuk
■间接直流变流电路 ◆在直流变流电路中增加了交流环节。 ◆在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离， 因此也称为直-交-直电路。
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3.1 概述
■直流-直流变流电路（DC/DC Converter）包括直接直流 变流电路和间接直流变流电路。
■直接直流变流电路
非隔离型斩波电路
斩波电路 3.2.4 Sepic 斩波电路和 Zeta 斩波电路
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3.2.1 降压斩波电路（Buck Chopper）
电路结构
全控型器件
若为晶闸管，需有 辅助关断电路
负 载
出
现
的
反
电
动
势
续流二极管，在V关 断期间续流
典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电
池负载，大多数情况为反电动势负载。
负载电压平均值：
Uo
ton T
E
DE
输出负载电压平均值最
大为E，改变占空比可降
低输出电压大小，所以此
电路为降压斩波电路。
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3.2.1 降压斩波电路（Buck Chopper）
不考虑元件损耗，电路输入功率与输出功率相等。
EIi U oIo
Io E 1 Ii Uo D
工作原理分析
控制V关断后，VD导通续 流。
uo 近 似 为 零 ， 负 载 电 流
呈指数曲线下降。
通常串接较大电感L使负
载电流连续且脉动小。2020/10/25电力电子技术13
3.2.1 降压斩波电路（Buck Chopper）
电感足够大，电流连续。 则电路稳态时，负载电 流在一个周期的初值和 终值相等。
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5.1.1 降压斩波电路
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5.1.1 降压斩波电路
LC滤波 负载
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5.1.1 降压斩波电路
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3.2.1 降压斩波电路
应用：降压型直流开关电源稳压器，不可 逆直流调速系统。
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3.2.1 降压斩波电路
◆基本数量关系
☞电流连续时 √负载电压的平均值为 Uo
ton ton toff
E ton T
E DE
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，D 为导通占空比， 简称占空比或导通比。
➢ 特点：电路基本工作频率固定，滤除输出电压中高 次谐波的滤波器设计较容易。
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直流斩波的基本控制方式
脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)
定宽调频控制(Pulse Frequency Modulation， PFM)
➢ 实现：保持导通时间不变 ton，改变斩波周期 T， 即改变脉冲频率，达到改变占空比的目的，从 而改变电路输出电压平均值。
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直流斩波的基本工作原理
基本斩波电路
占空比 D ton
输出电压
T
Uo
1 T
ton 0
U
i
d
t
ton T
Ui
DU i
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直流斩波的基本控制方式
脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)
又称为定频调宽控制
➢ 实现：保持斩波周期 T 不变，只改变开关导通时间 ton，输出电压脉冲宽度随之改变。
第3章 直流斩波电路
3.1 概述 3.2 非隔离型斩波电路 3.3 隔离型斩波电路
本章小结
本章主要内容
非隔离型斩波电路 Buck电路，Boost电路，Buck-Boost电路， Cuk电路。
隔离型斩波电路 正激变换电路，反激变换电路，推挽式变换 电路，半桥变换电路，全桥逆变电路。
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➢ 特点：斩波电路和控制电路简单，但电路的控 制频率是变化的，输出滤波器设计较困难。
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直流斩波的基本控制方式
脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)
定宽调频控制(Pulse Frequency Modulation，PFM) 混合控制（Mixed Control），又称调频调宽控制 ➢ 实现：同时改变斩波电路的工作周期 T 和开关的导