直流电压变换电路课件.ppt

《直流电压变换电路课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1、直流电压变换电路：利用电力开关器件周期性的开通与关断来改变输出电压的大小，将直流电能转换为另一固定电压或可调电压的直流电能的电路称为直流变换电路。(开关型DC/DC变换电路/斩波器)。2、直流电压变换电路的分类：按稳压控制方式:脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)直流变换电路。按变换器的功能:降压变换电路(Buck)、升压变换电路(Boost)、升降压变换电路(Buck-Boost)、库克变换电路(Cuk)和全桥直流变换电路。3、隔离方式：在直流开关稳压电源中直流变换电路常常采用变压器实现电隔离，而在直流电机的调速装置中可不用变压器隔离。第3章直流电压变换电路1第3章直流电压变

2、换电路3.1直流变换电路的基本原理及控制方式3.2降压直流电压变换电路3.3升压直流电压变换电路3.4直流变换降压-升压复合型直流变换电路3.5库克直流电压变换电路3.6直流变换电路的PWM控制技术3.7直流开关电源的应用23.1直流电压变换电路的基本原理及控制方式工作原理：图中S是可控开关，UD是恒定直流电压电源，R为负载。当开关S闭合时，UO=UR=UD，并持续ton时间。当开关切断时，UO=UR=0，并持续，由图可得，直流变换电路输出电压的平均值为T为开关S的工作周期，ton为导通时间，toff为关断时间。α是变换电路的工作频率或开关的占空比输出功率为图3.1直流电压变换电路原理图及输

3、出波形图3.1.1直流电压变换电路的基本原理输出电压平均值的改变：因为α是0～1之间变化的系数，因此在α的变化范围内输出电压UO总是小于输入电压UD，改变α值就可以改变其大小。占空比的改变：通过改变ton或T来实现。33.1.2直流电压变换电路的控制方式①脉宽调制(PWM)工作方式：即保持电路频率f不变(f=1/T)，改变ton。在这种调压方式中，输出电压波形的周期是不变的，因此输出谐波的频率也不变，这使得滤波器的设计容易。②脉冲频率调制(PFM)工作方式：即保持ton不变，改变T(f)。在这种调压方式中，由于输出电压波形的周期是变化的，因此输出谐波的频率也是变化的，这使得滤波器的设计比较困

4、难，输出谐波干扰严重，一般很少采用。③混合调制控制方式：ton和T都可调，使占空比改变。普遍采用的是脉宽调制控制方式。因为频率调制控制方式容易产生谐波干扰，而且滤波器设计也比较困难。43.2降压直流电压变换电路原理图续流二极管全控型电力器件输入直流电压滤波电感滤波电容负载5αT图3.2降压变换电路及其波形图触发脉冲在t=0时，使开关S导通，在ton导通期间电感L中有电流流过，电流按指数曲线缓慢上升，其等效电路如图3.2（b）负载电压等于电源电压UD。当触发脉冲在t=αT时刻使开关S断开而处于toff期间，负载电流经续流二极管VD释能，输出电压近似为零，负载电流呈指数曲线下降，其等效电路如图3

5、.2（c）所示。图3.2（d）是各电量的工作波形图。6图3.3电感电流波形图Buck变换器的运行情况：电感电流连续模式电感电流临界连续状态电感电流断流模式电感中的电流iL是否连续，取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。71）电感电流iL连续模式：在ton期间:电感上的电压为由于电感L和电容C无损耗，因此iL从I1线性增长至I2，上式可以写成式中△IL=I2－I1为电感上电流的变化量，UO为输出电压的平均值。8在toff期间:假设电感中的电流iL从I2线性下降到I1，则有根据上式可求出开关周期Ｔ为上式中△IL为流过电感电流的峰－峰值，最大为I2，最小为I1。电感电流一周期内的平均值与负载电

6、流IO相等，即将△IL和I0式△IL=I2－I1可得92）电感电流iL临界连续状态：变换电路工作在临界连续状态时，即有I1=0，由可得维持电流临界连续的电感值L0为：即电感电流临界连续时的负载电流平均值为：式中Iok为电感电流临界连续时的负载电流平均值。总结：临界负载电流Iok与输入电压UD、电感L、开关频率f以及开关管T的占空比α都有关。当实际负载电流Io＞Iok时，电感电流连续；当实际负载电流Io=Iok时，电感电流处于连续（有断流临界点）;当实际负载电流Io＜Iok时，电感电流断流；10输出纹波电压：在Buck电路中，如果滤波电容C的容量足够大，则输出电压U0为常数。然而在电容C为有限

7、值的情况下，直流输出电压将会有纹波成份。电流连续时的输出电压纹波为其中f为buck电路的开关频率，fc为电路的截止频率。它表明通过选择合适的L、C值，当满足fc＜＜f时，可以限制输出纹波电压的大小，而且纹波电压的大小与负载无关。113.3升压变换电路1)定义：升压型直流电压变换电路用于将直流电源电压变换为高于其值的直流电压，实现能量从低压向高压侧负载的传递，又称Boost电路或升压斩波电路。全控型电力器件开关