直流-直流变换技术教材课件.ppt

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1、电力电子技术主讲:叶红芳电话：681118作业邮箱：1761700@qq.COM2.1概述2.2降压式变换器2.3升压式变换器2.4升降压式变换器2.5库克变换器*2.6正激式变换器2.7反激式变换器2.8桥式变换器*2.9多象限直流变换器*2.10其他典型直流变换器*2.11应用示例*直流-直流变换技术2.1概述■直流-直流变换电路及功能功能将直流电变换为另一种固定电压或可调电压的直流电分类无变压器隔离DC-DC变换器有变压器隔离DC-DC变换器■无变压器隔离基本DC-DC变换器降压式变换器（BuckConverter）升

2、压式变换器（BoostConverter)升降压式变换器（Buck-BoostConverter）库克变换器（CukConverter）Sepic变换器（SepicConverter）Zeta变换器（ZetaConverter）2.1概述■有变压器隔离基本DC-DC变换器正激式变换器(ForwardConverter)反激式变换器(FlybackConverter)半桥式变换器(Half-BridgeConverter)桥式变换器(BridgeConverter)推挽变换器（Push-Pullconverter)2.1概述■

3、开关调压的基本原理输出平均电压：改变可以改变输出电压2.1概述■占空比的定义开关接通的占空比定义为：其中：ton为开关导通时间，T为开关周期。■调节占空比的方法脉冲宽度调制（PWM）在整个工作过程中，开关频率不变，而开关接通的时间按照要求变化。脉冲频率调制（PFM）在整个工作过程中，开关接通的时间不变，而开关频率按照要求变化。2.1概述■Buck电路基本结构及其工作时的等效电路2.2降压式变换器■等效的电路模型及直流变换器稳态工作基本规律电感L和电容C组成低通滤波器，输出电压uo(t)就是us(t)的直流分量Uo再附加微小纹

4、波uripple(t)。有：——小纹波近似（稳态工作时，电容上的电压是直流分量和微小纹波的合成。）2.2降压式变换器■等效的电路模型及直流变换器稳态工作基本规律一个开关周期内电容包含充电和放电两个过程，稳态时电路达到稳定平衡，电容上平均电压维持不变——电容充放电平衡（稳态工作时一个开关周期内电容充放电平衡。）2.2降压式变换器■等效的电路模型及直流变换器稳态工作基本规律开关S置于1位时（Δt1)，电感电流增加（ΔI1)，电感储能；而当开关S置于2位时（Δt2)，电感电流减小（ΔI2)，电感释能。稳态状况下一个开关周期内电感平

5、均磁链维持不变，电感电流平均增量为零（）——电感伏秒平衡2.2降压式变换器■电感电流连续模式（CCM）下稳态工作波形分析分析过程假定：（1）忽略器件开关时间（2）忽略元器件工作损耗和寄生参数影响（3）忽略电路的分布参数影响（4）输入为理想直流电源，忽略内阻、纹波、电压波动假定条件是对实际电路的一种简化与近似，实际电路通过合理的工艺设计，其工作状态一般接近于假定的状态。约定：小写字母表示瞬时值，大写字母表示直流。2.2降压式变换器晶体管导通状态（0tt1）VT开通、VD关断，Ud恒定，有：（小纹波近似）则：基本恒定，电流线

6、性变化有：（io恒定，iC与iL同斜率）io2.2降压式变换器二极管导通模式（t1tt2）VT关断，电感续流VD导通，有：输出电流线性减小，有：2.2降压式变换器io2.2降压式变换器■电感电流连续模式（CCM）下工作参数分析由稳态时电感伏秒平衡的规律，得：忽略电路工作产生的损耗，输入输出能量守恒，有：其中：Iin为输入平均电流（直流电流），Io为输出直流电流，D为占空比，Ud为输入直流电压，Uo为输出直流电压。2.2降压式变换器考虑到稳态工作时电感伏秒平衡的特点，电容纹波峰峰值为：电感电流脉动峰峰值为：——LC滤波器设

7、计约束条件输出电容电压波形2.2降压式变换器■电感电流临界连续、断续工作模式简介2.2降压式变换器电感电流临界连续状态电感电流断续状态对于CCM状态对于DCM状态■电感电流断续模式（DCM）下稳态工作波形分析0tt1时段（VT开通）VD关断，电路拓扑、电路方程与CCM状态一致，区别在于每个周期电感电流从零开始增长。t1tts时段（VT关断）电感续流，VD开通，电路拓扑、电路方程与CCM状态一致，区别在于每个周期电感电流在ts时刻衰减到零。tstt2时段（VT、VD关断）电感电流为零，电感电压为零，电容放电供给负载

8、。2.2降压式变换器2.2降压式变换器Buck电路电感电流连续的临界条件输出电流大于临界连续时电感平均电流，即：——LC滤波器设计约束条件之一实际应用时，一般不希望出现电流断续的情况！2.2降压式变换器课堂思考利用Buck电路设计一开关电源，计算电路相关参数。电路工作于电感电流连续状态，设