电力电子技术邮电版模块三——项目

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1、电力电子技术2010年6月项目六开关电源主电路【学习目标】·掌握DC/DC变换电路的基本概念和工作原理。·了解PWM控制电路的基本构成和原理。·了解软开关技术的基本概念。·在小组合作实施项目过程中培养与人合作的精神。·学会分析问题和解决问题的方法。·强化安全用电意识和职业行为规范。一、项目分析开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类。DC/DC已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外已相对成熟和标准化，并得到用户的认可，因而应用较广。而AC/DC因其自身特点使其在模块化进程中，遇到较为复杂的技术和工艺，应用相对较少。那么，什么是DC/DC变换电路？它是如何工作的？下面来介绍相关知

2、识。二、相关知识（一）DC/DC电路的工作原理DC/DC电路也叫直流斩波电路，是将直流电压变换成固定的或可调的直流电压的电路。按输入、输出有无变压器可分有隔离型、非隔离型两类。1．非隔离型电路非隔离型电路根据电路形式的不同可以分为降压型电路、升压型电路、升降压电路、库克式斩波电路和全桥式斩波电路。其中降压式和升压式斩波电路是基本形式，升降压式和库克式是它们的组合，而全桥式则属于降压式类型。下面重点介绍基本斩波器的工作原理、升压及降压斩波电路。（1）基本斩波器的工作原理最基本的直流斩波电路如图所示，负载为纯电阻R。当开关S闭合时，负载电压uo=Ud，并持续时间TON；当开关S断开时，负

3、载上电压uo=0V，并持续时间TOFF。则T=TON+TOFF为斩波电路的工作周期，斩波器的输出电压波形如图。若定义斩波器的占空比，则由波形图上可得输出电压得平均值为。只要调节k，即可调节负载的平均电压。占空比k的改变可以通过改变TON或TOFF来实现，通常斩波器的工作方式有两种：脉宽调制工作方式：维持T不变，改变TON；频率调制工作方式：维持TON不变，改变T。（2）降压斩波电路1）电路的结构。降压斩波电路是一种输出电压的平均值低于输入直流电压的电路。它主要用于直流稳压电源和直流电机的调速。降压斩波电路的原理图及工作波形如图所示。图中，U为固定电压的直流电源，V为晶体管开关（可以是

4、大功率晶体管，也可以是功率场效应晶体管）。L、R、电动机为负载，为在V关断时给负载中的电感电流提供通道，还设置了续流二极管VD。2）电路的工作原理。t=0时刻，驱动V导通，电源U向负载供电，忽略V的导通压降，负载电压Uo=U，负载电流按指数规律上升。t=t1时刻，撤去V的驱动使其关断，因感性负载电流不能突变，负载电流通过续流二极管VD续流，忽略VD导通压降，负载电压Uo=0V，负载电流按指数规律下降。为使负载电流连续且脉动小，一般需串联较大的电感L，L也称为平波电感。t=t2时刻，再次驱动V导通，重复上述工作过程。c)电流断续时的波形EV+-MRLVDioEMuoiGtttOOOb)

5、电流连续时的波形TEiGtontoffioi1i2I10I20t1uoOOOtttTEEiGiGtontoffiotxi1i2I20t1t2uoEMa)电路图（3）升压斩波电路1）电路的结构。升压斩波电路的输出电压总是高于输入电压。升压式斩波电路与降压式斩波电路最大的不同点是，斩波控制开关V与负载呈并联形式连接，储能电感与负载呈串联形式连接，升压斩波电路的原理图及工作波形如图2）电路的工作原理。当V导通时（TON），能量储存在L中。由于VD截止，所以TON期间负载电流由C供给。在TOFF期间，V截止，储存在L中的能量通过VD传送到负载和C，其电压的极性与U相同，且与U相串联，提供一种

6、升压作用。如果忽略损耗和开关器件上的电压降，则有（4）升降压斩波电路1）电路的结构。升降压斩波电路可以得到高于或低于输入电压的输出电压。电路原理图如图3-32所示，该电路的结构特征是储能电感与负载并联，续流二极管VD反向串联接在储能电感与负载之间。电路分析前可先假设电路中电感L很大，使电感电流iL和电容电压及负载电压uo基本稳定。2）电路的工作原理。电路的基本工作原理是：V通时，电源U经V向L供电使其贮能，此时二极管VD反偏，流过V的电流为i1。由于VD反偏截止，电容C向负载R提供能量并维持输出电压基本稳定，负载R及电容C上的电压极性为上负下正，与电源极性相反。V断时，电感L极性变反

7、，VD正偏导通，L中储存的能量通过VD向负载释放，电流为i2，同时电容C被充电储能。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2．隔离型电路隔离型电路可分为正激式和反激式两大类。反激式指在变压器原边导通时副边截止，变压器储能。原边截止时，副边导通，能量释放到负载的工作状态，一般常规反激式电源单管多，双管的不常见。正激式指在变压器原边导通同时副边感应出对应电压输出到负载，能量通过变压器直接传递。（1）正激电路（2）反激电路（3）半