直流升压降压原理

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1、3.1基本斩波电路重点：最基本的2种——降压斩波电路和升压斩波电路。3.1.1降压斩波电路ØØ   斩波电路的典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载，两种情况下负载中均会出现反电动势，如图3-1中Em所示ØØ   工作原理，两个阶段²²  t=0时V导通，E向负载供电，uo=E，io按指数曲线上升²²  t=t1时V关断，io经VD续流，uo近似为零，io呈指数曲线下降²²  为使io连续且脉动小，通常使L值较大图3-1降压斩波电路的原理图及波形a）电路图b）电流连续时的波形c）电流断续时的波形ØØ  

2、 数量关系电流连续时，负载电压平均值（3-1）a导通占空比，简称占空比或导通比Uo最大为E，减小a，Uo随之减小降压斩波电路。也称为Buck变换器（BuckConverter）。负载电流平均值（3-2）电流断续时，uo平均值会被抬高，一般不希望出现ØØ   斩波电路三种控制方式（1）脉冲宽度调制（PWM）或脉冲调宽型——T不变，调节ton（2）频率调制或调频型——ton不变，改变T（3）混合型——ton和T都可调，使占空比改变其中PWM控制方式应用最多ØØ   基于“分段线性”的思想，可对降压斩波电路进行解析3

3、.1.2升压斩波电路1.升压斩波电路的基本原理图3-2升压斩波电路及其工作波形a）电路图b）波形 ØØ   工作原理²²假设L值、C值很大²²V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压uo为恒值，记为Uo。设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为EI1ton²²V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V断的时间为toff，则此期间电感L释放能量为²²稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等（3-20）化简得：（3-21），输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路

4、。也称之为boost变换器——升压比，调节其即可改变Uo。将升压比的倒数记作b，即。b和导通占空比a有如下关系：（3-22）因此，式（3-21）可表示为（3-23）ØØ   升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因²²  L储能之后具有使电压泵升的作用²²  电容C可将输出电压保持住2.升压斩波电路的典型应用²²  直流电动机传动²²  单相功率因数校正（PowerFactorCorrection—PFC）电路²²  用于其他交直流电源中图3-3用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形a）电路图b）电流连

5、续时c）电流断续时ØØ   用于直流电动机传动时²²  通常用于直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源²²  实际L值不可能为无穷大，因此有电动机电枢电流连续和断续两种工作状态²²  电机反电动势相当于图3-2中的电源，此时直流电源相当于图3-2中的负载。由于直流电源的电压基本是恒定的，因此不必并联电容器。ØØ   电路分析基于“分段线性”的思想进行解析V处于通态时，设电动机电枢电流为i1，得下式（3-27）式中R为电机电枢回路电阻与线路电阻之和。设i1的初值为I10，解上式得（3-28）当V处于断态时，设电

6、动机电枢电流为i2，得下式：（3-29）设i2的初值为I20，解上式得：（3-30）当电流连续时，从图3-3b的电流波形可看出，t=ton时刻i1=I20，t=toff时刻i2=I10，由此可得：（3-33）（3-34）把上面两式用泰勒级数线性近似，得（3-35）该式表示了L为无穷大时电枢电流的平均值Io，即（3-36）对电流断续工作状态的进一步分析可得出：电流连续的条件为（3-38）根据此式可对电路的工作状态作出判断。3.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路1.升降压斩波电路图3-4升降压斩波电路及其波形a）

7、电路图b）波形设L值很大，C值也很大。使电感电流iL和电容电压即负载电压uo基本为恒值。ØØ   基本工作原理²²V通时，电源E经V向L供电使其贮能，此时电流为i1。同时，C维持输出电压恒定并向负载R供电。²²V断时，L的能量向负载释放，电流为i2。负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路稳态时，一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零，即（3-39）当V处于通态期间，uL=E；而当V处于断态期间，uL=-uo。于是：（3-40）所以输出电压为：（3-41）改变a，输出电压既

8、可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0