第三節(jié) 直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器-降壓型

1、第二章第二章 直流穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓電路第三節(jié)第三節(jié) 降壓型開(kāi)關(guān)電源降壓型開(kāi)關(guān)電源第二章第二章 直流穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓電路簡(jiǎn)介直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路包括：升壓型開(kāi)關(guān)電源電路、降直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路包括：升壓型開(kāi)關(guān)電源電路、降壓型開(kāi)關(guān)電源電路、反相型開(kāi)關(guān)電源電路、壓型開(kāi)關(guān)電源電路、反相型開(kāi)關(guān)電源電路、CukCuk型型電源電路。電源電路。( (也叫非隔離式直流變換器也叫非隔離式直流變換器) )開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的發(fā)展趨勢(shì)有：開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的發(fā)展趨勢(shì)有：1工作頻率高頻化；工作頻率高頻化；2開(kāi)關(guān)電源控制電路集成化；開(kāi)關(guān)電源控制電路集成化；3采用新的最佳變換采用新的最佳變換拓?fù)?；拓?fù)洌?主要元器件高頻化；主要

2、元器件高頻化；5采用微型電子計(jì)算采用微型電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和控制穩(wěn)壓電源（數(shù)字控制自動(dòng)監(jiān)控）。機(jī)設(shè)計(jì)和控制穩(wěn)壓電源（數(shù)字控制自動(dòng)監(jiān)控）。第三節(jié)第三節(jié) 降壓型開(kāi)關(guān)電源降壓型開(kāi)關(guān)電源VT高頻晶體開(kāi)關(guān)管，工作在：高頻晶體開(kāi)關(guān)管，工作在： 導(dǎo)通飽和狀態(tài)導(dǎo)通飽和狀態(tài) 截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài) 起開(kāi)關(guān)作用起開(kāi)關(guān)作用,可用可用MOS管和管和IGBT管代替管代替;開(kāi)關(guān)管與負(fù)載開(kāi)關(guān)管與負(fù)載RL側(cè)電路相串聯(lián)，側(cè)電路相串聯(lián)，VT的反復(fù)的反復(fù)周期性導(dǎo)通和截止，控制了周期性導(dǎo)通和截止，控制了Ui是否加到負(fù)是否加到負(fù)載載RL的時(shí)間比例，起到斬波作用。的時(shí)間比例，起到斬波作用。VD續(xù)流二極管，當(dāng)開(kāi)關(guān)管續(xù)流二極管，當(dāng)開(kāi)關(guān)管 VT截止時(shí)，

3、截止時(shí)，VD提供一個(gè)稱(chēng)為提供一個(gè)稱(chēng)為“續(xù)流續(xù)流”電流的通路，使電感電流的通路，使電感電流不致迅變中斷，避免電感感應(yīng)出高壓而電流不致迅變中斷，避免電感感應(yīng)出高壓而將晶體管擊穿損壞。此續(xù)流通路也是電感能將晶體管擊穿損壞。此續(xù)流通路也是電感能量放出到負(fù)載的通路。量放出到負(fù)載的通路。 L儲(chǔ)能電感，有兩個(gè)作用：能量轉(zhuǎn)換和濾儲(chǔ)能電感，有兩個(gè)作用：能量轉(zhuǎn)換和濾波波C濾波電容，減小負(fù)載電壓的脈動(dòng)成分和減濾波電容，減小負(fù)載電壓的脈動(dòng)成分和減小輸出阻抗。小輸出阻抗。 RL等效負(fù)載電阻，用電設(shè)備。等效負(fù)載電阻，用電設(shè)備。 將一個(gè)直流電壓將一個(gè)直流電壓Ui轉(zhuǎn)換成另一個(gè)直流電壓轉(zhuǎn)換成另一個(gè)直流電壓U0，且，且U0 iL

4、poniLLptLuuIiIi2210002.晶體管集一射極間所需承受的最大峰值晶體管集一射極間所需承受的最大峰值 電壓電壓ucepui（開(kāi)關(guān)管的受壓波形）（開(kāi)關(guān)管的受壓波形）ucep=uiLLpLLpLLpLLLpLpLLpLiIiiIiiiIiiiiIiiiI2122222000min0minmin0，3.開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率：與電路的工作頻率相同開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率：與電路的工作頻率相同 .4.晶體管導(dǎo)通時(shí)集一射極間的壓降小晶體管導(dǎo)通時(shí)集一射極間的壓降小, 導(dǎo)通損耗導(dǎo)通損耗小，提高電路效率小，提高電路效率. 總之：選功率晶體管時(shí)應(yīng)選集電極最大允許電總之：選功率晶體管時(shí)應(yīng)選集電極最大允許電流流ic

5、micp ；截止時(shí)，集一射極之間的最大耐壓；截止時(shí)，集一射極之間的最大耐壓大于等于大于等于ucep；晶體管的飽和壓降要?。婚_(kāi)關(guān)；晶體管的飽和壓降要?。婚_(kāi)關(guān)性能好。性能好。 六、續(xù)流二極管六、續(xù)流二極管VD的選擇：的選擇：ton期，期，VD截止，受反向電壓截止，受反向電壓ui，選擇，選擇uRMui002ItLuuiioniLpVDp 總之：選最高反向工作電壓總之：選最高反向工作電壓uRMui; iVDPiLp ，正向?qū)▔航敌『头聪蚧謴?fù)時(shí)，正向?qū)▔航敌『头聪蚧謴?fù)時(shí)間間tm短的二極管作為續(xù)流二極管。短的二極管作為續(xù)流二極管。2、在電路中二極管截止時(shí)所承受的反向電壓應(yīng)、在電路中二極管截止時(shí)所承受的

6、反向電壓應(yīng)小于該二極管允許的最大反向電壓。小于該二極管允許的最大反向電壓。1、該電路流過(guò)二極管的最大電流應(yīng)小于該二、該電路流過(guò)二極管的最大電流應(yīng)小于該二極管允許流過(guò)的最大電流。極管允許流過(guò)的最大電流。 toff期，期，VD導(dǎo)通，流過(guò)的最大電流為：導(dǎo)通，流過(guò)的最大電流為：3、選、選VD導(dǎo)通壓降小的導(dǎo)通壓降小的,減少導(dǎo)通損耗。減少導(dǎo)通損耗。4、二極管的響應(yīng)速度應(yīng)大于等于開(kāi)關(guān)速度。、二極管的響應(yīng)速度應(yīng)大于等于開(kāi)關(guān)速度。 七、降壓型開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)七、降壓型開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1.電路簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，可靠性高，效率高。電路簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，可靠性高，效率高。2.對(duì)功率晶體管及續(xù)流二極管耐壓的要求

7、低，對(duì)功率晶體管及續(xù)流二極管耐壓的要求低，只要求等于或大于輸入電源電壓只要求等于或大于輸入電源電壓ui即可。即可。3.儲(chǔ)能電感在功率晶體管導(dǎo)通時(shí)能將電能變?yōu)閮?chǔ)能電感在功率晶體管導(dǎo)通時(shí)能將電能變?yōu)榇拍軆?chǔ)存起來(lái)，而在晶體管截止時(shí)，又能將儲(chǔ)磁能儲(chǔ)存起來(lái)，而在晶體管截止時(shí)，又能將儲(chǔ)存的磁能變?yōu)殡娔芾^續(xù)向負(fù)載供電，電源帶負(fù)存的磁能變?yōu)殡娔芾^續(xù)向負(fù)載供電，電源帶負(fù)載能力強(qiáng)，電壓調(diào)整率好。載能力強(qiáng)，電壓調(diào)整率好。4.儲(chǔ)能電感和輸出電容儲(chǔ)能電感和輸出電容Co組成組成了了“L”型濾波器型濾波器，能進(jìn)一步降低輸出電壓中的紋波成分，能進(jìn)一步降低輸出電壓中的紋波成分。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1.在這種電路中，功率晶體管和負(fù)載是直

8、接與整流電源在這種電路中，功率晶體管和負(fù)載是直接與整流電源串聯(lián)的，故萬(wàn)一晶體管被擊穿短路時(shí)，負(fù)載兩端電壓串聯(lián)的，故萬(wàn)一晶體管被擊穿短路時(shí)，負(fù)載兩端電壓便升高到直流電源電壓便升高到直流電源電壓ui，這就會(huì)使負(fù)載因承受過(guò)電，這就會(huì)使負(fù)載因承受過(guò)電壓而損壞。壓而損壞。2.這種電路和交流電網(wǎng)之間直接連接，沒(méi)有電的隔離。這種電路和交流電網(wǎng)之間直接連接，沒(méi)有電的隔離。例例 在降壓型開(kāi)關(guān)電源中，設(shè)其輸出直流電壓在降壓型開(kāi)關(guān)電源中，設(shè)其輸出直流電壓U0=48V，當(dāng)其占，當(dāng)其占空比空比D能在能在0.10.9之間變化時(shí)，問(wèn)電網(wǎng)電壓在什么范圍內(nèi)變之間變化時(shí)，問(wèn)電網(wǎng)電壓在什么范圍內(nèi)變化時(shí)，其輸出電壓化時(shí)，其輸出電壓U

9、0能夠維持恒定不變？（設(shè)單相全波整流，能夠維持恒定不變？（設(shè)單相全波整流，整流后的輸出約等于交流電的有效值乘整流后的輸出約等于交流電的有效值乘1.2).例例 在降壓型開(kāi)關(guān)電源中，設(shè)其輸出直流電壓在降壓型開(kāi)關(guān)電源中，設(shè)其輸出直流電壓U0=48V，當(dāng)其占空比，當(dāng)其占空比D能在能在0.10.9之之間變化時(shí)，問(wèn)電網(wǎng)電壓在什么范圍內(nèi)變化時(shí)，其輸出電壓間變化時(shí)，問(wèn)電網(wǎng)電壓在什么范圍內(nèi)變化時(shí)，其輸出電壓U0能夠維持恒定不變？能夠維持恒定不變？解：降壓型電路：解：降壓型電路：U0 = DUi， Ui = U0/D 當(dāng)當(dāng)D=0.1時(shí)：時(shí)：Ui1 = U0/D = 48/0.1= 480V 當(dāng)當(dāng)D=0.9時(shí)：時(shí)：Ui2 = U0/D = 48/0.9= 53.33V 降壓型電路的輸入直流電壓范圍降壓型電路的輸入直流電壓范圍53.33V480V之間之