直流直流变换电路精华.ppt

电力电子技术 2.1 概述 2.1 概述 2、变换电路的分类 （1）无变压器隔离： · 降压式变换电路（Buck电路） · 升压式变换电路（Boost电路 · 升降压式变换电路（Buck-Boost电路） · 库克电路（Cuk电路） · Sepic电路 · Zeta电路 （2）变压器隔离： · 正激式变换电路 · 反激式变换电路 · 桥式隔离变换电路 · 推挽变换电路 2.1 概述 3、基本概念 （1）占空比的定义： 开关接通的占空比定义为D， 其中ton 为开关导通时间，TS为开关周期。 （2）脉冲宽度调制（PWM）或脉冲频率调制（PFM） 所谓脉冲宽度调制的方法是一种在整个工作过程中，开关频率不变，而开关接通的时间按照要求变化的方法。 所谓脉冲频率调制的方法是一种在整个工作过程中，开关接通的时间不变，而开关频率按照要求变化的方法。 二、等效的电路模型及基本规律 （1）从电路可以看出，电感L和电容C组成低通滤波器，此滤 波器设计 的原则是使 us(t)的直流分量可以通过，而抑制 us(t) 的谐波分量通过；电容上输出电压 uo(t)就是 us(t) 的 直流分量再附加微小纹波uripple(t) 。 （2）电路工作频率很高，一个开关周期内电容充 放电引起的纹波uripple(t) 很小，相对于电容上 输出的直流电压Uo有： 电容 上电压宏观上可以看作恒定。 电路稳态工作时，输出电容上电压由微小的纹波和较大 的直流分量组成，宏观上可以看作是恒定直流，这就是开关 电路稳态分析中的小纹波近似原理。 2.2 降压式变换电路（Buck电路） （3）一个周期内电容充电电荷高于放电电荷时，电容电压升高，导致后面周期内充电电荷减小、放电电荷增加，使电容电压上升速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，此时电压维持不变；反之，如果一个周期内放电电荷高于充电电荷，将导致后面周期内充电电荷增加、放电电荷减小，使电容电压下降速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，最终维持电压不变。 这种过程是电容上电压调整的过渡过程，在电路稳态工作时，电路达到稳定平衡，电容上充放电也达到平衡，这是电路稳态工作时的一个普遍规律。 2.2 降压式变换电路（Buck电路） （4）开关S置于1位时，电感电流增加，电感储能；而当开关S 置于2位时，电感电流减小，电感释能。假定电流增加量大于 电流减小量，则一个开关周期内电感上磁链增量为： 此增量将产生一个平均感应电势： 此电势将减小电感电流的上升速度并同时降低电感电流的 下降速度，最终将导致一个周期内电感电流平均增量为零；一 个开关周期内电感上磁链增量小于零的状况也一样。 这种在稳态状况下一个周期内电感电流平均增量（磁链平 均增量）为零的现象称为：电感伏秒平衡。 这也是电力电子电路稳态运行时的又一个普遍规律。 2.2 降压式变换电路（Buck电路） 三、电感电流连续工作模式（CCM）下稳态工作过程分析 2.2 降压式变换电路（Buck电路） b、 二极管VD导通模式（t1? t ? t2=T ） 晶体管关断，电感续流，二极管导通，依据电路等效拓扑 有： 同样，由于uo视为维持不变，则输出电流线性减小，波形 如图4-2，有： 2.2 降压式变换电路（Buck电路） 四、电感电流连续工作模式（CCM）下基本输入输出关系 从等效电路模型的分析可以知道，电容上输出电压uo(t)就是us(t) 的直流分量再附加微小纹波 uripple(t) ，且 ，晶体管导 通时 ，晶体管关断时 ，则us(t) 的直流分量为： 忽略电路工作产生的损耗，输入输出能量守恒，则有： 其中：Iin为输入平均电流（直流电流），Io为输出直流电流，D为 占空比 ，Ud为输入直流