第5章_DC-DC变换技术讲述.ppt

1 5.1 DC-DC变换电路概述 5.2 基本DC-DC变换电路 5.3 复合型DC-DC变换电路 5.4 带隔离的DC-DC变换电路 本章小结 第5章 DC-DC变换技术 ■将直流电变换成另一固定电压或可调电压的直流电对应电路称为直流斩波电路（DC Chopper） ，又称直流-直流变换电路（DC/DC Converter），实现 DC/DC变换。 图5-1 直流斩波器的工作原理 （5-1） 5.1 DC-DC变换电路概述 ■根据改变输出电压大小的方法可以分为三种： ◆定频调宽：改变ton而保持通断周期T不变，又称脉冲宽度 调制（PWM——Pulse Width Modulation）。 ◆定宽调频：保持ton不变而改变通断周期T，又称脉冲频率调制（PFM）。 ◆调频调宽混合调制：对脉冲频率与宽度综合调制，即同时改变ton和T，称为混合调制。 ■根据输出电压与输入电压大小关系，可以分为降压型（Buck）、 升压型（Boost）和升降压型（ Buck- Boost）三种基本类型。 ◆降压型：Uo≤E。 ◆升压型：Uo ≥ E。 ◆升降压型： Uo ＜ E、 Uo ＞ E 或Uo = E 。 5.1 DC-DC变换电路概述 5.2 基本DC-DC变换电路 5.2.1 降压斩波电路 5.2.2 升压斩波电路 5.2.3 升降压斩波电路 5.2.1 降压斩波电路 图5-2 降压斩波电路的原理图及波形 （Buck Chopper） ■电路构成 ?使用一个全控型器件V，图中为IGBT，若采用晶闸管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。 ?设置了续流二极管VD，在V关断时给负载中电感电流提供通道。 ?主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现反电动势，如图中EM所示。 5.2.1 降压斩波电路 图5-2 降压斩波电路的原理图及波形 （Buck Chopper） ■工作原理 ◆电流连续工作状态（电感L足够大，图5-2b） √ ton期间 :V导通 , VD截止 ，uo=E，负载电流io按指数曲线上升。 √ toff期间 : V关断，VD续流，uo=0 ，负载电流呈指数曲线下降。 ◆电流断续工作状态（ txtoff ，图5-2c） √如果L值较小或开关周期T较大，当负载电流按指数规律下降到tx时，负载电流已衰减到零。 √ ton期间 :V导通 , VD截止 ，uo=E，负载电流io按指数曲线上升。 √ tx期间 : V关断，VD导通续流，uo=0 ，负载电流呈指数曲线下降。 √ toff -tx期间 ： V关断, VD截止 ，uo=EM，负载电流io=0。 5.2.1 降压斩波电路 （Buck Chopper） ■基本的数量关系 ◆电流连续时 √负载电压的平均值为 (5-2) 式中，?为导通占空比，简称占空比或导通比。 √负载电流平均值为 (5-3) 可见：斩波电路有三种控制方式（常用的为第1种） （1）脉冲宽度调制（PWM）：T不变，改变ton。 （2）脉冲频率调制：ton不变，改变T。 （3）混合调制：ton和T都可调，改变占空比。 式中， ， ， ， 把式（5-10）和式（5-11）用泰勒级数近似，可得 平波电抗器L为无穷大，此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。 (5-10) (5-11) (5-12) √负载电流最小值与最大值为 5.2.1 降压斩波电路 （Buck Chopper） ◆电流断续时有I10=0，且t=ton+tx时，i2=0，可以得出 电流断续时，txtoff，由此得出电流断续的条件为 输出电压平均值为 负载电流平均值为 (5-17) (5-18) (5-19) (5-20) 5.2.1 降压斩波电路 （Buck Chopper） ■基本的数量关系 ?当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即 化简得 上式中的 ——升压型 (5-21) (5-22) ■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同时向电容C充电，并向负载提供能量。 （Boost Chopper） 5.2.2 升压斩波电路 图5