直直变换器ppt课件.ppt

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1、5直流－直流变换器直流－直流变换器作用：固定直流－可控直流。变换器中的功率器件工作于开关状态。应用：直流开关电源，直流电机驱动。直流－直流变换器的系统组成直流－直流变换器的主要种类：基本结构：降压变换器（Buckconverter)升压变换器（Boostconverter)复合结构：升降压变换器（Buck－Boostconverter)全桥变换器（fullbridgeconverter)学习目的：直流－直流变换器的基本控制原理和控制方式。基本变换器（Buck,Boost）及由其衍生出的复合型变换器的工作原理。变换器的连续和不连续导通模式的特点5.1直流

2、－直流变换器的控制原理5.1.1基本开关型直流－直流变换器控制输出电压vo平均值的方法：控制开关通断时间。直流－直流变换器又称斩波器，开关器件应为全控型。直流－直流变换器的三种控制方式（改变占空比的方式）脉冲宽度调制PWM（PulseWidthModulation）周期不变，通过导通时间的改变，控制输出电压。脉冲频率调制PFM（PulseFrequencyModulation）导通时间不变，改变导通的周期来改变输出电压。混合型调制：ton和Ts都可调，以改变占空比。PWM（脉冲宽度调制）是直流－直流变换器中最常用的控制方法。5.1.2PWM控制信号的

3、生成方法脉冲宽度调制电路控制信号比较器周期信号开关控制信号重复波形锯齿电压5.2降压（BUCK）变换器5.2.1电路结构和基本原理平均输出电压1.基本的降压变换电路假定：恒定的输入电压、理想的开关、纯电阻负载基本电路的缺陷实际的负载应为感性。即使是阻性负载，负载回路中仍会存在分布电感。开关断开时，必须有吸收电感储能的回路，否则开关会因过压而损坏。输出电压波动太大（0或Vd）解决方法增加二极管，形成续流回路，吸收电感储能。负载侧接入低通滤波器（由电感和电容构成），减小输出电压的波动。低通滤波器续流二极管滤波器输入电压2.实用的降压变换电路变换器输出电压

4、低通滤波器的作用滤波器输入电压包含直流分量Vo和谐波分量谐波分量直流分量Vo滤波器输入电压谐波分量的频率为开关频率的整数倍滤波器的转折频率fc远小于开关频率fs，可滤除输出电压中的谐波开关频率fs转折频率开关频率fs输出电压续流二极管的作用续流二极管开关闭合时，二极管反向截止，Vd通过电感向负载提供电流。开关断开时，电感中的电流通过二极管续流，向负载释放电感中的储能。采用滤波器后，如何简便地计算滤波器输出电压平均值？稳态的含义：电压、电流为重复的周期波。电感电流稳态时电感电流稳态时电感电压在一个周期内的平均值为零。面积A＝面积B3.稳态电路中电感上电压

5、、电流的特点L伏秒平衡原则电容电压稳态时电容电压稳态时电容电流在一个周期内的平均值为零。面积A＝面积B4.稳态电路中电容上电压、电流的特点C安秒平衡原则电感中的平均电流等于平均输出电流Io。（因为稳态时电容上的平均电流是零）假设滤波电容非常大，则近似认为输出电压恒定。电感电流连续和断续时电路的工作特性不同。5.稳态时降压变换电路的特点5.2.2连续导通的工作模式连续导通模式：电感电流连续，即iL(t)>0开关闭合时,二极管反向截止开关断开时，iL通过二极管续流求取连续导通模式下输出电压平均值方法1：利用电感上的伏秒平衡原则方法2：从滤波器输入电压平均

6、值入手输出电功率忽略电路元件上的损耗，可得输入功率Pd等于输出功率Po连续导通模式下的降压变换器可等效为直流降压变压器，变压比可通过占空比D在0～1之间连续调节。尽管电流Id也符合变压器的关系，但电流波形在一个周期中是跳变的，含有大量谐波。iL断续仅依靠电容向负载供电vL=0断续导通时的情况(负载较轻时，IL减小，将不连续）5.2.3断续导通工作模式Vd不变情况下，降压变换器的输出特性临界状态最大临界连续电流5.2.4输出电压的脉动率（连续导通模式）实际上，电容值有限，输出电压存在脉动。前面的分析中，滤波电容足够大，使得求解电压脉动时，假设IL中的脉

7、动分量流向电容，而平均值分量流向电阻。求解电压脉动电压脉动率合理选择转折频率可有效减小电压脉动率连续导通模式下，电压脉动率与输出功率无关。在开关型直流电源中，输出电压的脉动率一般小于1％，所以前面采取的假设是合理的。例5－1下图所示的Buck变换器。电源电压Vs=220V，额定负载电流11A，最小负载电流1.1A，开关频率20KHz。当输出电压Vo=110V时，回答下列问题：1)L值和C值极大时，采用脉宽调制控制方式，求开关T的导通占空比及在1个开关周期中的导通时间。并画出此时流过器件T的电流iT以及流过二极管D的电流iD的波形2)要求最小负载时电感电

8、流不断流，且输出电压纹波小于1%。计算输出滤波电感L和电容C的最小取值。解：1）首先计算变压比