直流升壓降壓原理

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1、3.1基本斬波電路重點(diǎn)：最基本的2種——降壓斬波電路和升壓斬波電路。3.1.1降壓斬波電路?????斬波電路的典型用途之一是拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，也可帶蓄電池負(fù)載，兩種情況下負(fù)載中均會(huì)出現(xiàn)反電動(dòng)勢(shì)，如圖3-1中Em所示?????工作原理，兩個(gè)階段22??t=0時(shí)V導(dǎo)通，E向負(fù)載供電，uo=E，io按指數(shù)曲線上升22??t=t1時(shí)V關(guān)斷，io經(jīng)VD續(xù)流，uo近似為零，io呈指數(shù)曲線下降22??為使io連續(xù)且脈動(dòng)小，通常使L值較大圖3-1降壓斬波電路的原理圖及波形a）電路圖b）電流連續(xù)時(shí)的波形c）電流斷續(xù)時(shí)的波形????

2、?數(shù)量關(guān)系電流連續(xù)時(shí)，負(fù)載電壓平均值（3-1）a導(dǎo)通占空比，簡(jiǎn)稱占空比或?qū)ū萓o最大為E，減小a，Uo隨之減小降壓斬波電路。也稱為Buck變換器（BuckConverter）。負(fù)載電流平均值（3-2）電流斷續(xù)時(shí)，uo平均值會(huì)被抬高，一般不希望出現(xiàn)?????斬波電路三種控制方式（1）脈沖寬度調(diào)制（PWM）或脈沖調(diào)寬型——T不變，調(diào)節(jié)ton（2）頻率調(diào)制或調(diào)頻型——ton不變，改變T（3）混合型——ton和T都可調(diào)，使占空比改變其中PWM控制方式應(yīng)用最多?????基于“分段線性”的思想，可對(duì)降壓斬波電路進(jìn)行解析3

3、.1.2升壓斬波電路1.升壓斬波電路的基本原理圖3-2升壓斬波電路及其工作波形a）電路圖b）波形??????工作原理22假設(shè)L值、C值很大22V通時(shí)，E向L充電，充電電流恒為I1，同時(shí)C的電壓向負(fù)載供電，因C值很大，輸出電壓uo為恒值，記為Uo。設(shè)V通的時(shí)間為ton，此階段L上積蓄的能量為EI1ton22V斷時(shí)，E和L共同向C充電并向負(fù)載R供電。設(shè)V斷的時(shí)間為toff，則此期間電感L釋放能量為22穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中L積蓄能量與釋放能量相等（3-20）化簡(jiǎn)得：（3-21），輸出電壓高于電源電壓，故稱升壓斬波電路

4、。也稱之為boost變換器——升壓比，調(diào)節(jié)其即可改變Uo。將升壓比的倒數(shù)記作b，即。b和導(dǎo)通占空比a有如下關(guān)系：（3-22）因此，式（3-21）可表示為（3-23）?????升壓斬波電路能使輸出電壓高于電源電壓的原因22??L儲(chǔ)能之后具有使電壓泵升的作用22??電容C可將輸出電壓保持住2.升壓斬波電路的典型應(yīng)用22??直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)22??單相功率因數(shù)校正（PowerFactorCorrection—PFC）電路22??用于其他交直流電源中圖3-3用于直流電動(dòng)機(jī)回饋能量的升壓斬波電路及其波形a）電路圖b）電流連

5、續(xù)時(shí)c）電流斷續(xù)時(shí)?????用于直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)時(shí)22??通常用于直流電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)時(shí)把電能回饋給直流電源22??實(shí)際L值不可能為無窮大，因此有電動(dòng)機(jī)電樞電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作狀態(tài)22??電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于圖3-2中的電源，此時(shí)直流電源相當(dāng)于圖3-2中的負(fù)載。由于直流電源的電壓基本是恒定的，因此不必并聯(lián)電容器。?????電路分析基于“分段線性”的思想進(jìn)行解析V處于通態(tài)時(shí)，設(shè)電動(dòng)機(jī)電樞電流為i1，得下式（3-27）式中R為電機(jī)電樞回路電阻與線路電阻之和。設(shè)i1的初值為I10，解上式得（3-28）當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，設(shè)電

6、動(dòng)機(jī)電樞電流為i2，得下式：（3-29）設(shè)i2的初值為I20，解上式得：（3-30）當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，從圖3-3b的電流波形可看出，t=ton時(shí)刻i1=I20，t=toff時(shí)刻i2=I10，由此可得：（3-33）（3-34）把上面兩式用泰勒級(jí)數(shù)線性近似，得（3-35）該式表示了L為無窮大時(shí)電樞電流的平均值Io，即（3-36）對(duì)電流斷續(xù)工作狀態(tài)的進(jìn)一步分析可得出：電流連續(xù)的條件為（3-38）根據(jù)此式可對(duì)電路的工作狀態(tài)作出判斷。3.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路1.升降壓斬波電路圖3-4升降壓斬波電路及其波形a）

7、電路圖b）波形設(shè)L值很大，C值也很大。使電感電流iL和電容電壓即負(fù)載電壓uo基本為恒值。?????基本工作原理22V通時(shí)，電源E經(jīng)V向L供電使其貯能，此時(shí)電流為i1。同時(shí)，C維持輸出電壓恒定并向負(fù)載R供電。22V斷時(shí)，L的能量向負(fù)載釋放，電流為i2。負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反，該電路也稱作反極性斬波電路穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T內(nèi)電感L兩端電壓uL對(duì)時(shí)間的積分為零，即（3-39）當(dāng)V處于通態(tài)期間，uL=E；而當(dāng)V處于斷態(tài)期間，uL=-uo。于是：（3-40）所以輸出電壓為：（3-41）改變a，輸出電壓既

8、可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng)0