开关电源拓扑介绍

开关电源拓扑介绍null 目录目录3.1 基本斩波电路 3.1.1 降压斩波电路 3.1.2 升压斩波电路 3.1.3 升降压斩波电路和Cuk斩波电路 3.1.4 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路 3.2 复合斩波电路和多相多重斩波电路 3.2.1 电流可逆斩波电路 3.2.2 桥式可逆斩波电路 3.2.3 多相多重斩波电路本章小结第3章直流斩波电路直流斩波电路直流斩波电路（DC Chopper）将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流...

null 目录目录3.1 基本斩波电路 3.1.1 降压斩波电路 3.1.2 升压斩波电路 3.1.3 升降压斩波电路和Cuk斩波电路 3.1.4 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路 3.2 复合斩波电路和多相多重斩波电路 3.2.1 电流可逆斩波电路 3.2.2 桥式可逆斩波电路 3.2.3 多相多重斩波电路本章小结第3章直流斩波电路直流斩波电路直流斩波电路（DC Chopper）将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电也称为直流--直流变换器（DC/DC Converter）一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流—交流—直流直流斩波电路的种类 6种基本斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，其中前两种是最基本的电路复合斩波电路——不同基本斩波电路组合多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合第3章基本斩波电路基本斩波电路重点介绍最基本的两种基本电路 ---降压斩波电路 ---升压斩波电路 3.1降压斩波电路降压斩波电路原理图：全控型器件图中为IGBT 若为晶闸管，须有关断辅助电路续流二极管负载出现的反电动势动态演示3.1.1降压斩波电路降压斩波电路3.1.1降压斩波电路降压斩波电路3.1.1工作原理 t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数曲线上升 t=t1时刻控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小通常使串接的电感L值较大降压斩波电路降压斩波电路数量关系电流连续时， 3.1.1（3-1）（3-2）ton——V通的时间 toff——V断的时间 a--导通占空比电流断续时，Uo被抬高，一般不希望出现负载电压平均值：负载电流平均值：降压斩波电路降压斩波电路降压斩波电路斩波电路三种控制方式 T不变，变ton —脉冲宽度调制（PWM） ton不变，变T —频率调制 ton和T都可调，改变占空比—混合型3.1.1此种方式应用最多降压斩波电路降压斩波电路V为断态期间，设负载电流为i2，可列出如下方程：（3-5）设此阶段电流初值为I20，解上式得： 3.1.1（3-6）由式（3-4）、（3-6）、（3-7）和（3-8）得出：；降压斩波电路降压斩波电路用泰勒级数近似（3-11）上式表示了平波电抗器L为无穷大，负载电流完全平直时的负载电流平均值Io，此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。3.1.1降压斩波电路降压斩波电路3.1.1从能量传递关系出发进行的推导由于L为无穷大，故负载电流维持为Io不变电源只在V处于通态时提供能量，为在整个周期T中，负载消耗的能量为输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器一周期中，忽略损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等降压斩波电路降压斩波电路3.1.1 负载电流断续的情况： I10=0，且t=tx时，i2=0式（3-7）式（3-6）tx1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路化简得： T/toff>1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路 ——升压比；升压比的倒数记作b ，即。 b和a的关系：因此，式（3-21）可表示为 V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压uo为恒值，记为Uo。设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为 V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V断的时间为toff，则此期间电感L释放能量为数量关系稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等：升压斩波电路3.1.2（3-20）（3-21）（3-23）（3-22）升压斩波电路升压斩波电路以上分析中，认为V通态期间因电容C的作用使得输出电压Uo不变，但实际C值不可能无穷大，在此阶段其向负载放电，Uo必然会有所下降，故实际输出电压会略低如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由负载R消耗，即（3-24）该式表明，与降压斩波电路一样，升压斩波电路也可看成是直流变压器。根据电路结构并结合式（3-23）得出输出电流的平均值Io为（3-25) 由式（3-24）即可得出电源电流I1为：（3-26） 3.1.2升压斩波电路升压斩波电路典型应用一是用于直流电动机传动二是用作单相功率因数校正（PFC）电路三是用于其他交直流电源中图3-3 用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形 a）电路图 b）电流连续时 c）电流断续时3.1.2动画演示升压斩波电路升压斩波电路3.1.2升压斩波电路升压斩波电路用于直流电动机传动时通常是用于直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源实际电路中电感L值不可能为无穷大，因此该电路和降压斩波电路一样，也有电动机电枢电流连续和断续两种工作状态此时电机的反电动势相当于图3-2电路中的电源，而此时的直流电源相当于图3-2中电路中的负载。由于直流电源的电压基本是恒定的，因此不必并联电容器。 3.1.2升压斩波电路升压斩波电路图3-3的电路分析 V处于通态时，设电动机电枢电流为i1，得下式设i1的初值为I10，解上式得当V处于断态时，设电动机电枢电流为i2，得下式：设i2的初值为I20，解上式得： R为电机电枢回路电阻与线路电阻之和。3.1.2(3-27)(3-28)（3-29）（3-30）升压斩波电路升压斩波电路（3-33）（3-34）泰勒级数线性近似（3-35）L为无穷大时电枢电流的平均值Io（3-36）该式表明，以电动机一侧为基准看，可将直流电源电压看作是被降低到了。3.1.2升压斩波电路升压斩波电路3.1.2如图3-3c，当电枢电流断续时：当t=0时刻i1=I10=0，令式（3-31）中I10=0即可求出I20，进而可写出 i2的表达式。另外，当t=t2时，i2=0，可求得i2持续的时间tx，即tx 方法、工作特点直流传动是斩波电路应用的传统领域，而开关电源则是斩波电路应用的新领域，前者的应用在逐渐萎缩，而后者的应用方兴未艾、欣欣向荣，是电力电子领域的一大热点。针对这样的应用趋势，希望读者将本章与第8章的间接直流变流电路部分的学习紧密结合起来，牢固建立起关于开关电源的概念。第3章

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