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第五章 直流斩波电路 本章主要内容 斩波控制原理 BUCK斩波电路 BOOST斩波电路 复合斩波电路 本章重点 基本概念、降压斩波、升压斩波电路的电路图、工作原理、基本计算（α、T、Uo） 3.1 斩波控制原理 3.1 斩波控制原理 3.1 斩波控制原理 3.2 BUCK斩波电路 3.3 BOOST斩波电路 3.4 复合斩波电路 3.4 复合斩波电路 3.4 复合斩波电路 （二）桥式可逆斩波电路 3.4 复合斩波电路 本章结束 * 第三章 直流斩波电路 直流斩波电路（DC Chopper） 将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。 也称为直流--直流变换器（DC/DC Converter）。 一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流—交流—直流。 电路种类 6种基本斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、 升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。 复合斩波电路——不同结构的基本斩波电路组合。 多相多重斩波电路——相同结构的基本斩波电路组合。 3.1 斩波控制原理 第五章 直流斩波电路 一 斩波控制原理 最基本的斩波电路及其波形 工作周期 导通比(工作率、占空比） 输出电压平均值为 输出电压有效值为 toff ton T t E t T αT i0 0 0 toff ton E/R 图3.2 斩波电路波形 u0 S i0 E u0 R i + _ 图3.1 基本斩波电路 第五章 直流斩波电路 一 斩波控制原理 若认为斩波器是无损的，则输入功率应与输出功率相等，即 从直流电源侧看的等效电阻为 S i0 E u0 R i + _ toff ton T t E t T αT i0 0 0 toff ton E/R u0 保持开关导通周期T不变，调节开关导通时间ton —脉冲宽度调制（PWM）。 保持开关导通时间ton 不变，调节开关导通周期T，称为频率调制或调频型。 Ton和T都可调，使导通比改变，称为混合型。 PWM方式应用最多。 导通比α的改变可以通过调节开关导通时间ton或开关导通周期T来实现，进而对输出电压平均值进行调制。据此通常将斩波器的工作方式分为三种： 第五章 直流斩波电路 二 BUCK斩波电路 电路结构及工作原理 理想条件： （1）开关管和二极管的开关时间均为零，通态压降为零，断态漏电流为零； （2）在一个开关周期中，电源电压保持不变； （3）电感为无损耗的理想储能元件； （4）线路阻抗为零。 图3.3 BUCK斩波电路 电路结构及工作原理 3.2 BUCK斩波电路 t=0时驱动V导通，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。 t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压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。 c) 电流断续时的波形 E V + - M R L VD i o E M u o i G t t t O O O b)电流连续时的波形 T E u GE t on t off i o i 1 i 2 I 10 I 20 t 1 u o O O O t t t T E E t on t off i o t x i 1 i 2 I 20 t 1 t 2 u o E M a) 电路图 图3-4 BUCK斩波电路原理图及波形 u GE 3.2 BUCK斩波电路 数量关系 电流连续 负载电压平均值： 电流断续，Uo被抬高，一般不希望出现。 负载电流平均值： c) 电流断续时的波形 t t t O O O b)电流连续时的波形 T E u GE t on t off i o i 1 i 2 I 10 I 20 t 1 u o O O O t t t T E E t on t off i o t x i 1 i 2 I 20 t 1 t 2 u o E M u GE 第五章 直流斩波电路 三 BOOST斩波电路 电路拓扑结构及工作原理 保持输出电压 储存电能 电路拓扑结构及工作原理 3.3 BOOST斩波电路 假设L和C值很大。 V处于通态时，电源向电感L充电，电流i1恒定，电容C向负载Z供电，输出电压uo恒定。 V处于断态时，电源和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。 第五章 直流斩波电路 三 BOOST斩波电路 图3.5 BOOST电路波形 3.3 BOOST斩波电路 0 uGE 0 io I1 数量关系 化简得： 设V通态的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为 设V断态的时间为toff，则此期间电感L释放能量为 稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等： 第五章 直流斩波电路 三 BOOST斩波电路 3.3 BO