DC-DC变换器讲座

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1、第一节：概述定义DC-DC：只对直流参数进行变换的电路一般结构：直流电源DC-DC主电路负载控制电路一.直流变换电路的分类1.换流过程分为:电压换流电流换流2.降压电路升压电路升降压电路或1单向限电路双向限电路四象限电路3.均为一个方向和其中之一改变方向均改变方向4.单相电路:只有一个电路m相电路:有m个基本电路,采用时分复用的方法二.理想直流变换应具备的性能1.输入输出端的电压均为平滑直流,无交流谐波分量2.输出阻抗为零3.快速动态响应,抑制能力强4.高效率小型化23.1.Driving:电车,地铁,电动汽车,火车3.2.直流电机调速系统,3.3

2、.照明,氙灯ballast3.4.switchingpowersupply,Eg.Adapter,VRM四.Typicaltopologies:Buck,Boost,Buck-Boost,Cuk三.Application3第二节:单象限降压型电路一.电路T是全控元件(GTR,GTO,MOSFET,IGBT),当时,T导通D:续流二极管L0和C0组成LPF45二.工作原理当时,控制信号使得T导通,D截止,向L0充磁,向C0充电当时,T截止,D续流,U0靠C0放电和L0中电流下降维持三.假设:1.T,D均为理想器件2.L0较大,使得在一个周期内电流连续

3、且无内阻3.直流输出电压U0为恒定4.整个电路无功耗5.电路已达稳态6四.电路各点的波形7五.电路分析1.电感电流iL表达式当储能(1)当时,达到最大值,(2)当时,放能(3)当时,达到最小值(4)由于电路达到了稳态,8所以(2)式改写为:(5)2.伏秒平衡定律的证明：电流增量：由式（4）得到：（6）所以有得：这就是电感的伏秒平衡，实际是对的积分，即平均值为零平均电流(7)(8)(9)93.输出电压增益输出电压平均值输入电压平均值由(8)式得:(10)当D改变,U0改变4.输入电流平均值Id输入功率电流输出电压输出电流105.输出电压纹波分析当但为

4、有限值电感电流电容电流负载电流情况1:C充电情况2:C放电11当时,电容充电,其电荷量为Q实际上就是图中的阴影部分的面积在时,阴影部分的面积为:在时,阴影部分的面积为:12把式(7)代入上式得:所以当与给定后当最大时,用,的最大值为136.保持电流连续的临界电感值由的图形可知,由(7)式可知当时,电流处于临界连续状态当取最大值时,当时,处于连续状态14六.电流断续时的状况1.求Av根据伏秒平衡律:2.求Dp平均电流:DTTDTDpT15解得:16七、TypicalApplicationsBuckThreePhasesInvertersACmotor

5、交流调速系统BuckSignalPhasesInvertersHidLampilluminingsystemBuckLowv/highILoadSwitchingpowersupplesystem二次电源BuckHighV/LowILoadSwitchingpowersupplesystem一次电源17作业1，比较CCM和DCM工作时，电压增益和电流增益公式，电感上电压的差别。2，试述CCM和DCM工作的优缺点。3，试述伏秒平衡和电荷平衡定律。4，画出电容器高频等效电路，并说明其频率特性。18第三节:单象限升压型直流变换电路一.电路二.工作原理当三

6、.连续模型分析1.直流增益Av根据伏秒平衡律:19说明:1)所以是升压电路2)可以调压TwoModes:能量的传输Mode1:0

7、4.波形:225.考虑电感时的情况求平均输入电阻236.TypicalApplications(1)BoosttypePFCAcinput90~260VUnder500W/DCM500~5000WPFCOver500W/CCMBoosttypePFCThreePhaseAcinputLoadThreephasesPFCBoosttypePFCAcinput90~260V400vDCBUSUniversalLinePowerSupplyBoosttypeAcinput90~260VInverterUPSBatteryUninterruptablePo

8、werSupplyUnionPostService246.TypicalApplications(2)Solarenerg