第五章直流斩波.ppt

第五章直流斩波
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第一页，本课件共有59页
本章主要内容
基本斩波电路
复合斩波电路和多相多重斩波电路
带隔离的直流－直流变流电路
DC to DC Converters
第二页，本课件共有59页
基本斩波电路
降电容C向负载R供电，输出电压Uo基本恒定
V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量
图3-2 升压斩波电路及工组波形
升压斩波电路Boost Chopper
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电路数量关系
设V通态的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为
设V断态的时间为toff，则此期间电感L释放能量为
稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等：
化简得：
T/toff>1，输出电压高于电源电压，故为升压斩波电路
升压斩波电路Boost Chopper
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电路数量关系
——升压比，调节升压比可改变输出电压大小
升压比的倒数记作β ，即
β和α的关系为：
电路输出电压又可表示为
升压斩波电路Boost Chopper
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电压升高的原因：电感L储能使电压泵升
电容C可将输出电压保持住
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 ：
升压斩波电路也可看作为直流变压器
输出电流的平均值Io为：
电源电流的平均值I1为：
升压斩波电路Boost Chopper
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降升压斩波电路(buck -boost Chopper)
电路结构
降升压斩波电路和Cuk电路
第二十一页，本课件共有59页
基本工作原理
S通时，电源经S向L供电使其贮能，此时电流为i1。同时，C维持输出电压恒定并向负载R供电
降升压斩波电路和Cuk电路
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基本工作原理
降升压斩波电路和Cuk电路
开关关断期间
电感线圈为维持其上电流不变，产生下正上负的感应电势，使二极管导通，向负载提供能量，同时向电容充电。
输出电压极性与输入电压极性方向相反，所以也称为反号型变换器。
输入电流和L，C回路电流为脉动，但通过滤波电容的作用负载电流可连续。
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图3-4 降升压斩波电路及其波形a）电路图 b）波形
降升压斩波电路和Cuk电路
此电路特点是：改变开关占空比，可升压或降压，但应用电路较复杂，输入输出电流是脉动的，为了平波要加滤波器。
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数量关系
稳态时，一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零，即
所以输出电压为：
V处于通态
uL = E
V处于断态
uL = - uo
降升压斩波电路和Cuk电路
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右图给出了电源电流i1和负载电流i2的波形，设两者的平均值分别为I1和I2，当电流脉动足够小时，有：
由上式得：
结论
当0<a <1/2时为降压，当1/2<a <1时为升压，故称作降升压斩波电路，也称之为buck-boost 变换器
其输出功率和输入功率相等，可看作直流变压器
降升压斩波电路和Cuk电路
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Cuk斩波电路
V通时，E—L1—V回路和R—L2—C—V回路有电流
V断时，E—L1—C—VD回路和R—L2—VD回路有电流
输出电压的极性与电源电压极性相反
电路相当于开关S在A、B两点之间交替切换
图3-5 Cuk斩波电路及其等效电路
a）电路图 b） 等效电路
降升压斩波电路和Cuk电路
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稳态时电容上的电流一周期内平均值为零
数量关系
V处于通态的时间为ton，电容电流和时间的乘积为I2ton。V处于断态的时间为toff，电容电流和时间的乘积为I1toff,由此有：
降升压斩波电路和Cuk电路
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数量关系
优点（与降升压斩波电路相比）：输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波
降升压斩波电路和Cuk电路
当开关在B点时，A，B点电压为
当开关在A点时，A，B点电压为
A，B点平均电压为
输出电压为
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Septic斩波电路
◆工作原理
☞ V导通时，E—L1—V回路和C1—V—L2回路同时导电，L1和L2贮能。
☞ V关断时，E—L1—C1—VD—负载回路及L2—VD—负载回路同时导电，此阶段E和L1既向负载供电，同时也向C1充电（C1贮存的能量在V处于通态时向L2转移）。
第三十页，本