第3章直流变换电路汇编.ppt

第3章 直流变换电路 3.1 直流变换电路的工作原理 3.2 降压变换电路 3.3 升压变换电路 3.4 升降压变换电路 3.5 库克变换电路 3.6 带隔离变压器的直流变换器 3.7 直流变换电路的PWM控制技术 第3章 直流变换电路·引言 3.1 直流变换电路的工作原理 电路中开关的占空比 TS为开关T的工作周期，ton为导通时间。 由波形图可得到输出电压平均值为 若认为开关T无损耗，则输入功率为 式（3.1.2）中Ud为输入直流电压。 输出电压平均值的改变：因为D是0～1之间变化的系数，因此在D的变化范围内输出电压UO总是小于输入电压Ud，改变D值就可以改变其大小。 占空比的改变：通过改变ton 或TS来实现。 3.2 降压变换电路 3.2 降压变换电路 工作原理 3.2 降压变换电路 3.2 降压变换电路 数量关系 3.2 降压变换电路 3.2 降压变换电路 电感中的电流iL是否连续，取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。 3.2 降压变换电路 3.2 降压变换电路 3.2 降压变换电路 2）电感电流iL临界连续状态： 变换电路工作在临界连续状态时，即有I1=0，由 可得维持电流临界连续的电感值L0为： 即电感电流临界连续时的负载电流平均值为 ： 式中Iok为电感电流临界连续时的负载电流平均值。 总结：临界负载电流Iok与输入电压Ud、电感L、开关频率f以及开关管T的占空比D都有关。 当实际负载电流Io＞Iok时，电感电流连续； 当实际负载电流Io=Iok时，电感电流连续（有断流临界点）; 当实际负载电流Io＜Iok时，电感电流断流； 3.2 降压变换电路 输出纹波电压： 在Buck电路中，如果滤波电容C的容量足够大，则输出电压U0为常数。然而在电容C为有限值的情况下，直流输出电压将会有纹波成份。 电流连续时的输出电压纹波为 其中f为buck电路的开关频率， fc为电路的截止频率。 它表明通过选择合适的L、C值，当满足fc＜＜f 时，可以限制输出纹波电压的大小，而且纹波电压的大小与负载无关。 3.2 降压变换电路 例3-1 在图3.2.1a所示的降压斩波电路中，已知E=200V，R=10Ω，L值极大，Em=30V，T=50μs，ton=20?s,计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。 3.3 升压变换电路 升压斩波电路（Boost Chopper） 3.3 升压变换电路 3）工作原理： ton工作期间：二极管反偏 截止，电感L储能，电容C 给负载R提供能量。 toff工作期间：二极管Ｄ 导通，电感L经二极管Ｄ给 电容充电，并向负载RL提 供能量。 可得： 式中占空比D=ton/TS，当D=0时，U0=Ud，但D不能为1，因此在 0≤D＜1的变化范围内 Uo≥Uin 3.3 升压变换电路 数量关系 3.3 升压变换电路 4）Buck变换器的可能运行情况： 根据在理想状态下，电路的输出功率等于输入功率，参考降压变换电路的计算方法，可得电感电流临界连续时的负载电流平均值为： 当实际负载电流Io＞Iok时，电感电流连续。 当实际负载电流Io = Iok时,电感电流处于临界连续(有断流临界点)。 当实际负载电流Io＜Iok时，电感电流断流。 3.3 升压变换电路 ① T导通时为电感L储能阶段，此时电源不向负载提供能量，负载靠储于电容C的能量维待工作。 ② T阻断时，电源和电感共同向负载供电，同时给电容 C充电。 3.3 升压变换电路 ③ 没有电压闭环调节的Boost变换器不宜在输出端开路情况下工作：因为稳态运行时，开关管T导通期间 ( )电源输入到电感L中的磁能，在T截止期间通过二极管D转移到输出端，如果负载电流很小，就会出现电流断流情况。如果负载电阻变得很大，负载电流太小，这时若占空比D仍不减小、ton不变、电源输入到电感的磁能必使输出电压不断增加。 3.3 升压变换电路 例3-2 在图3.3.1a所示的升压斩波电路中，已知E=50V，L值和C值极大，R=20?，采用脉宽调制控制方式，当T=40?s，ton=25?s时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。