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直流直流(DCC)变换————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第四章直流—直流（DC-DC）变换将大小固定的直流电压变换成大小可调的直流电压的变换称为DC-DC变换，或称直流斩波。
直流斩波技术可以用来降压、升压和变阻，已被广泛应用于直流电动机调速、蓄电池充电、开关电源等方面，特别是在电力牵引上，如地铁、城市轻轨、电气机车、无轨电车、电瓶车、电铲车等。
这类电动车辆一般均采用恒定直流电源（如蓄电池、不控整流电源）供电，以往采用变阻器来实现电动车的起动、调速和制动，耗电多、效率低、有级调速、运行平稳性差等。
采用直流斩波器后，可方便地实现了无级调速、平稳运行，更重要的是比变阻器方式节电（20～30）%，节能效果巨大。
此外在AC-DC变换中，还可采用不控整流加直流斩波调压方式替代晶闸管相控整流，以提高变流装置的输入功率因数，减少网侧电流谐波和提高系统动态响应速度。
DC-DC变换器主要有以下几种形式：（1）Buck（降压型）变换器；（2）Boost（升压型）变换器；（3）Boost-Buck（升-降压型）变换器；（4）Cúk变换器；（5）桥式可逆斩波器等。
其中Buck和Boost为基本类型变换器，Boost-Buck和Cúk为组合变换器，而桥式可逆斩波器则是Buck变换器的拓展。
此外还有复合斩波和多相、多重斩波电路，它们更是基本DC-DC 变换器的组合。
4.1 DC-DC变换的基本控制方式DC-DC变换是采用一个或多个开关（功率开关器件）将一种直流电压变换为另一种直流电压。
当输入直流电压大小恒定时，则可控制开关的通断时间来改变输出直流电压的大小，这种开关型DC-DC变换器原理及工作波形如图4-1所示。
如果开关K导通时间为，关断时间为，则在输入电压E恒定条件下，控制开关的通、断时间、的相对长短，便可控制输出平均电压U0的大小，实现了无损耗直流调压。
第四章直流—直流（DC-DC）变换将大小固定的直流电压变换成大小可调的直流电压的变换称为DC-DC变换，或称直流斩波。
直流斩波技术可以用来降压、升压和变阻，已被广泛应用于直流电动机调速、蓄电池充电、开关电源等方面，特别是在电力牵引上，如地铁、城市轻轨、电气机车、无轨电车、电瓶车、电铲车等。
这类电动车辆一般均采用恒定直流电源（如蓄电池、不控整流电源）供电，以往采用变阻器来实现电动车的起动、调速和制动，耗电多、效率低、有级调速、运行平稳性差等。
采用直流斩波器后，可方便地实现了无级调速、平稳运行，更重要的是比变阻器方式节电（20～30）%，节能效果巨大。
此外在AC-DC变换中，还可采用不控整流加直流斩波调压方式替代晶闸管相控整流，以提高变流装置的输入功率因数，减少网侧电流谐波和提高系统动态响应速度。
DC-DC变换器主要有以下几种形式：（1）Buck（降压型）变换器；（2）Boost（升压型）变换器；（3）Boost-Buck（升-降压型）变换器；（4）Cúk变换器；（5）桥式可逆斩波器等。
其中Buck和Boost为基本类型变换器，Boost-Buck和Cúk为组合变换器，而桥式可逆斩波器则是Buck变换器的拓展。
此外还有复合斩波和多相、多重斩波电路，它们更是基本DC-DC 变换器的组合。
4.1 DC-DC变换的基本控制方式DC-DC变换是采用一个或多个开关（功率开关器件）将一种直流电压变换为另一种直流电压。
当输入直流电压大小恒定时，则可控制开关的通断时间来改变输出直流电压的大小，这种开关型DC-DC变换器原理及工作波形如图4-1所示。
如果开关K导通时间为，关断时间为，则在输入电压E恒定条件下，控制开关的通、断时间、的相对长短，便可控制输出平均电压U0的大小，实现了无损耗直流调压。
从工作波形来看，相当于是一个将恒定直流进行“斩切”输出的过程，故称斩波器。
斩波器有两种基本控制方式：时间比控制和瞬时值控制。
第四章 DC/DC 变换器及MPPT 控制器光伏电池造价高, 转换效率低, 为了最大限度地利用太阳能发电, 采用最大功率点跟踪技术(maximum power point tracking, MPPT)。
一般采用DC/DC 变换器作为光伏最大功率跟踪控制器。
随着光伏发电系统的不断发展, 装机容量不断提高, DC/DC 变换器的功率等级也随之提升。
4.1 DC/DC 变换器DC/DC 变换是将固定的直流电压变成可变的直流电压，也称为直流斩波。
斩波器的工作方式有两种，一种是脉宽调制方式，Ts 不变，改变ton 。
二是频率调制，其包括：（1）Buck 电路---降压斩波器，其平均输出电压U o 小于输入电压U i ，极性相同。
（2）Boost 电路---升压斩波器，其平均输出电压U o 大于输入电压U i ，极性相同。
（3）Buck-Boost 电路---降压或升压斩波器，其平均输出电压U o 大于或小于输入电压U i ，极性相反，电感传输。
（4）Cuk 电路---降压或升压斩波器，其平均输出电压U o 大于或小于输入电压U i ，极性相反，电容传输。
4.1.1 Buck 电路---降压斩波电路图4-1 Buck 降压斩波电路图4-1所示为降压式变换电路，其输出电压平均值V 。
总是小于输入电压V in 。
为在开关Q 关断时给负载中的电感电流提供通道，图中设置了续流二极管D 。
当开关Q 导通时，电源V in 向负载供电，电流流经电感L ，一部分向电容充电，另一部分流向负载，此时电路输出电压为V 0;当开关Q 关断时，电容放电，电流经二极管D 续流，二极管两端电压近似为零。
通过电感的电流I L 是否连续，取决于开关频率、滤波电感L 和电容C 的数值，通常串接L 值较大的电感。
当 电路工作于稳态时，输出电压平均值为:V 0=ton Vin V in =DV in其中，D=Ton Toff =Ton T , 0<D<1,称为占空比。
直流变换电路设计规范 (初稿)AV-研〔2002〕-xxx号(该规范由视听公司研究所负责编制，作为初稿有许多不足之处，请相关人员提供修改意见)目录第一章总则第二章直流变换电路类型第三章：电路设计选型及要求第四章 PCB设计要求第一章总则第１.1条为使直流变换电路设计贯彻执行公司标准化，保障直流变换电路可靠，技术先进和经济合理，制订本规范。
第1.２条本规范适用于DVD机等低压直流变换电路而设计，主要用于负载间的匹配，满足一种直流电源输入与多路不同直流电压输出的要求。
并根据使用环境确定设计方案。
第1.3条直流变换电路设计应采用符合效率高、能耗低、尽量不用散热器，性能先进、有优异的电源和负载调整能力，满足EMC要求的产品。
第二章直流变换电路类型及要求第２.1条根据输出电压不同，分为升压、降压与反相三类拓朴结构。
第２.2条根据直流变换电路的性质，对DC-DC电路进行分类：a)分离元件构成的直流变换电路b)三端线性稳压器：c)降压单片集成稳压器d)线性脉宽调制器e)单片功率开关稳压器：第三章：电路设计选型及要求1.在“一组输入对应二组或以上输出”时，要求采用分离元件的变换电路，配以适合的变压器，以降低成本，保证高效率的关键是用于产生交流信号的开关管具有低损耗的特性，要保证低损耗，开关管应具有低的导通电压和快速传导时间，采用双极性和MOSFET具有较好的性能。
2.在“一组输入对应一组降压输出时，对电压精度要求不高时，要求采用三端线性稳压器。
3.单片集成降压稳压器电路，适合用于降压开关稳压器(反向变换器)。
对器件的选择应首先满足电路的驱动能力：一般能保证0.5-3安的负载。
这些器件的固定输出电压有3.3伏、5.0伏、12伏、15伏。
稳压器设计将外部元件的数目减到最小，简化了电源设计，要求电感需由几个不同的电感生产商提供。
因为变换器为开关电源，它的效率比流行的三端线性稳压器要高的多，特别在更高输入电压时。
在大多数情况下，功耗非常低，因而一般说来所需要的唯一的散热片是印刷电路板上铜导线，不需要外加散热片。
