第5章 直流斬波

1、第五章 直流斬波電路本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容l基本斬波電路基本斬波電路l復(fù)合斬波電路和多相多重?cái)夭娐窂?fù)合斬波電路和多相多重?cái)夭娐穕帶隔離的直流直流變流電路帶隔離的直流直流變流電路DC to DC Converters基本斬波電路基本斬波電路l降壓降壓斬波電路斬波電路 Buck converter (Step-down converter)l升壓斬波電路升壓斬波電路 Boost converter (Step-up converter)l降升壓斬波電路和降升壓斬波電路和Cuk電路電路 Buck-Boost converter (Step-down/step-up converter) and

2、 Cuk converterDC to DC Converters直流斬波電路直流斬波電路（DC Chopper）v將恒定的直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯驅(qū)⒑愣ǖ闹绷麟娮優(yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電可調(diào)電壓的直流電v也稱為直流也稱為直流-直流變換器直流變換器（DC/DC Converter）v一般指直接將一種直流電變?yōu)榱硪恢币话阒钢苯訉⒁环N直流電變?yōu)榱硪恢绷麟?，不包括直流流電，不包括直流交流交流直流變換直流變換電路電路概概 述述 直流斬波電路的種類直流斬波電路的種類v6 6種基本斬波電路：種基本斬波電路：降壓斬波電路、升降壓斬波電路、升壓斬波電路壓斬波電路、降升壓斬波電路、降升壓斬波電路、Cuk

3、斬波電路、斬波電路、Sepic斬波電路和斬波電路和Zeta斬?cái)夭娐凡娐穠復(fù)合斬波電路復(fù)合斬波電路不同結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)基本斬波電基本斬波電路組合，電流可逆斬波電路，橋式可逆路組合，電流可逆斬波電路，橋式可逆斬波電路斬波電路v多相多重?cái)夭娐范嘞喽嘀財(cái)夭娐废嗤Y(jié)構(gòu)相同結(jié)構(gòu)基本斬基本斬波電路組合波電路組合概概 述述 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)典型用途之一是拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，也可帶蓄電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，大多數(shù)情況為反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載池負(fù)載，大多數(shù)情況為反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載 降壓斬波電路Buck Chopper工作原理工作原理vt t=0=0時(shí)刻驅(qū)動(dòng)時(shí)刻驅(qū)動(dòng)V V導(dǎo)通，電導(dǎo)通，電源源E E向負(fù)載供

4、電，負(fù)載向負(fù)載供電，負(fù)載電壓電壓u uo o= =E E，負(fù)載電流，負(fù)載電流i io o按指數(shù)曲線上升按指數(shù)曲線上升vt t= =t t1 1時(shí)刻控制時(shí)刻控制V V關(guān)斷，關(guān)斷，二極管二極管VDVD續(xù)流，負(fù)載電續(xù)流，負(fù)載電壓壓u uo o近似為零，負(fù)載電近似為零，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降流呈指數(shù)曲線下降v通常串接較大電感通常串接較大電感L L使使負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小降壓斬波電路Buck Chopper降壓斬波電路Buck Chopperv電路穩(wěn)態(tài)時(shí)，負(fù)載電流在電路穩(wěn)態(tài)時(shí)，負(fù)載電流在一個(gè)周期的初值和終值相等一個(gè)周期的初值和終值相等負(fù)載電壓平均值：負(fù)載電壓平均值：EETtEtttU

5、onoffonono（3-1）t tononVV導(dǎo)通的時(shí)間導(dǎo)通的時(shí)間 t toffoffVV斷開(kāi)的時(shí)間斷開(kāi)的時(shí)間 a-a-導(dǎo)通占空比導(dǎo)通占空比Duty cycle輸出負(fù)載電壓平均值最大輸出負(fù)載電壓平均值最大為為E E，改變占空比可改變輸，改變占空比可改變輸出電壓大小，所以此電路出電壓大小，所以此電路為為降壓斬波電路降壓斬波電路REUIMoo（3-2）v 電流斷續(xù)，電流斷續(xù)，U Uo o被抬被抬高，一般不希望出現(xiàn)高，一般不希望出現(xiàn) 負(fù)載電流平均值：負(fù)載電流平均值：降壓斬波電路Buck Chopper 斬波電路三種控制方式斬波電路三種控制方式開(kāi)關(guān)周期開(kāi)關(guān)周期T不變，改變導(dǎo)通時(shí)間不變，改變導(dǎo)通時(shí)間t

6、on 脈沖寬度調(diào)制脈沖寬度調(diào)制 （Pulse Width Modulation）導(dǎo)通時(shí)間導(dǎo)通時(shí)間ton不變，改變開(kāi)關(guān)周期不變，改變開(kāi)關(guān)周期T T 頻率調(diào)制頻率調(diào)制ton和和T T都可調(diào)，改變占空比都可調(diào)，改變占空比混合型混合型此種方式應(yīng)此種方式應(yīng)用最多用最多降壓斬波電路Buck Chopper降壓斬波電路Buck Chopperv V V導(dǎo)通期間，有導(dǎo)通期間，有EERidtdiLM11初值為初值為10IRL /則則）（tMteREEeIi1101v V V關(guān)斷期間，有關(guān)斷期間，有022MERidtdiL初值為初值為20I則則）（ononttMtteREeIi1202降壓斬波電路Buck Cho

7、pperv電流連續(xù)時(shí)，有電流連續(xù)時(shí)，有）（2210tiI）（1120tiIv根據(jù)前面兩個(gè)方程，可根據(jù)前面兩個(gè)方程，可求出求出V V導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)時(shí)電流表達(dá)式態(tài)時(shí)電流表達(dá)式v如果平波電抗器電感為如果平波電抗器電感為無(wú)窮大，則負(fù)載電流平直無(wú)窮大，則負(fù)載電流平直TIETRIoM2ov 由于由于L為無(wú)窮大，故負(fù)載電流維持為為無(wú)窮大，故負(fù)載電流維持為Io不變不變v 電源只在電源只在V V處于通態(tài)時(shí)提供能量，為處于通態(tài)時(shí)提供能量，為v 在整個(gè)周期在整個(gè)周期T中，負(fù)載一直消耗能量，消耗的能量為中，負(fù)載一直消耗能量，消耗的能量為onotEI降壓斬波電路Buck Chopper輸出功率等于輸

8、入功率輸出功率等于輸入功率一周期中，忽略損耗，電源提供的能量與負(fù)載消耗的一周期中，忽略損耗，電源提供的能量與負(fù)載消耗的能量相等能量相等TIETRItEIoMoono2ooon1IITtIooo1IUEIEI降壓斬波電路Buck ChopperREEIMo負(fù)載電流連續(xù)情況下，電源電流平均值為負(fù)載電流連續(xù)情況下，電源電流平均值為電源側(cè)電流小于等于負(fù)載電流電源側(cè)電流小于等于負(fù)載電流 I I1010=0=0，且，且t t= =t tx x時(shí)，時(shí)，i i2 2=0=0式（式（3-73-7）式（式（3-63-6）memt)1 (1lnxtx11，輸出電壓高于電源電壓，故為，輸出電壓高于電源電壓，故為升壓斬

9、波電路Boost Chopper電路數(shù)量關(guān)系電路數(shù)量關(guān)系升壓比，調(diào)節(jié)升壓比可改變輸出電壓大小升壓比，調(diào)節(jié)升壓比可改變輸出電壓大小升壓比的倒數(shù)記作升壓比的倒數(shù)記作 ，即，即 和和的關(guān)系為：的關(guān)系為：電路輸出電壓又可表示為電路輸出電壓又可表示為 off/tT1EEU111oTtoff升壓斬波電路Boost Chopper電壓升高的原因：電感電壓升高的原因：電感L儲(chǔ)能使儲(chǔ)能使電壓泵升電壓泵升 電容電容C可將輸出電壓可將輸出電壓保持保持住住如果忽略電路中的損耗，則由電源提供的能量?jī)H由如果忽略電路中的損耗，則由電源提供的能量?jī)H由負(fù)載負(fù)載R消耗，即消耗，即 ： oo1IUEI 輸出電流的平均值輸出電流的平

10、均值I Io o為：為：RERUI1oo電源電流的平均值電源電流的平均值I I1 1為：為：REIEUI2oo11升壓斬波電路Boost Chopper降升壓斬波電路降升壓斬波電路(buck -boost Chopper) 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)降升壓斬波電路和Cuk電路基本工作原理基本工作原理vS通時(shí)，電源經(jīng)通時(shí)，電源經(jīng)S向向L供電使其貯能，此時(shí)供電使其貯能，此時(shí)電流為電流為i1。同時(shí)，。同時(shí)，C維持輸出電壓恒定并向維持輸出電壓恒定并向負(fù)載負(fù)載R供電供電降升壓斬波電路和Cuk電路SVoRViL+C-基本工作原理基本工作原理降升壓斬波電路和Cuk電路VoRViL+C-圖圖3-4 3-4 降升壓斬波電

11、路及其波形降升壓斬波電路及其波形a a）電路圖電路圖 b b）波形）波形降升壓斬波電路和Cuk電路數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T內(nèi)電感內(nèi)電感L兩端電壓兩端電壓uL對(duì)時(shí)間的積分對(duì)時(shí)間的積分為零，即為零，即Ttu0L0d所以輸出電壓為：所以輸出電壓為：EEtTtEttU1ononoffonoV處于通態(tài)處于通態(tài)u uL L = = E EV處于斷態(tài)處于斷態(tài)u uL L = - = - u uo ooffoontUtE降升壓斬波電路和Cuk電路v右圖給出了電源電流右圖給出了電源電流i1和負(fù)載電流和負(fù)載電流i2的波形，設(shè)的波形，設(shè)兩者的平均值分別為兩者的平均值分別為I1和和I2，當(dāng)電

12、流脈動(dòng)足夠小，當(dāng)電流脈動(dòng)足夠小時(shí)，有：時(shí)，有：offon21ttII由上式得：由上式得：11onoff21IIttI 結(jié)論結(jié)論v當(dāng)當(dāng)0 1/2時(shí)為降壓，當(dāng)時(shí)為降壓，當(dāng)1/21/2 11時(shí)為升壓，時(shí)為升壓，故稱作故稱作，也稱之為，也稱之為buck-boost buck-boost 變換變換器器v其輸出功率和輸入功率相等，可看作其輸出功率和輸入功率相等，可看作直流變壓器直流變壓器2o1IUEI 降升壓斬波電路和Cuk電路EU1oCuk斬波電路斬波電路V通時(shí)，通時(shí)，EL1V回路和回路和RL2CV回路有電流回路有電流V斷時(shí)，斷時(shí)，EL1CVD回路和回路和RL2VD回路有電流回路有電流輸出電壓的極性與電

13、源電壓極性相反輸出電壓的極性與電源電壓極性相反電路相當(dāng)于開(kāi)關(guān)電路相當(dāng)于開(kāi)關(guān)S在在A、B兩點(diǎn)之間交替切換兩點(diǎn)之間交替切換圖圖3-5 Cuk3-5 Cuk斬波電路及其等效電路斬波電路及其等效電路 a a）電路圖）電路圖 b b） 等效電路等效電路降升壓斬波電路和Cuk電路v穩(wěn)態(tài)時(shí)電容上的電流一周期內(nèi)平均值為零穩(wěn)態(tài)時(shí)電容上的電流一周期內(nèi)平均值為零Tti00dCvV處于通態(tài)的時(shí)間為處于通態(tài)的時(shí)間為ton，電容電流和時(shí)間的乘積為，電容電流和時(shí)間的乘積為I2ton。V處于斷態(tài)的時(shí)間為處于斷態(tài)的時(shí)間為toff，電容電流和時(shí)間的，電容電流和時(shí)間的乘積為乘積為I1toff, ,由此有：由此有：off1on2tI

14、tI1onononoff12ttTttII降升壓斬波電路和Cuk電路EEtTtEttU1ononoffono 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)（與降升壓斬波電路相比）：輸入電源電流和（與降升壓斬波電路相比）：輸入電源電流和輸出負(fù)載電流都是連續(xù)的，且脈動(dòng)很小，有利于對(duì)輸輸出負(fù)載電流都是連續(xù)的，且脈動(dòng)很小，有利于對(duì)輸入、輸出進(jìn)行濾波入、輸出進(jìn)行濾波降升壓斬波電路和Cuk電路v當(dāng)開(kāi)關(guān)在當(dāng)開(kāi)關(guān)在B點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)時(shí)，A，B點(diǎn)電壓點(diǎn)電壓為為CoffBUTtUE0BUCAuUv當(dāng)開(kāi)關(guān)在當(dāng)開(kāi)關(guān)在A點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)時(shí)，A，B點(diǎn)電壓點(diǎn)電壓為為CBuU0AUvA A，B B點(diǎn)平均電壓為點(diǎn)平均電壓為ConAUTtUv輸出電壓為輸出電壓為ConoUTtUS

15、eptic斬波電路工作原理工作原理 V V導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)，ELEL1 1V V回路和回路和C C1 1V VLL2 2回路同時(shí)導(dǎo)電，回路同時(shí)導(dǎo)電，L L1 1和和L L2 2貯能。貯能。 V V關(guān)斷時(shí)，關(guān)斷時(shí)，ELEL1 1CC1 1VDVD負(fù)載回路及負(fù)載回路及L L2 2VDVD負(fù)負(fù)載回路同時(shí)導(dǎo)電，此階段載回路同時(shí)導(dǎo)電，此階段E E和和L L1 1既向負(fù)載供電，同時(shí)也既向負(fù)載供電，同時(shí)也向向C C1 1充電（充電（C C1 1貯存的能量在貯存的能量在V V處于通態(tài)時(shí)向處于通態(tài)時(shí)向L L2 2轉(zhuǎn)移）。轉(zhuǎn)移）。 Septic斬波電路和Zeta斬波電路輸入輸出關(guān)系輸入輸出關(guān)系 EEtTtEttUo

16、nonoffono1Zeta斬波電路工作原理工作原理V V導(dǎo)通時(shí)，電源導(dǎo)通時(shí)，電源E E經(jīng)開(kāi)關(guān)經(jīng)開(kāi)關(guān)V V向電感向電感L L1 1貯能。貯能。V V關(guān)斷時(shí)，關(guān)斷時(shí)，L L1 1VDVDC C1 1構(gòu)成振蕩回路，構(gòu)成振蕩回路， L L1 1的能量轉(zhuǎn)的能量轉(zhuǎn)移至移至C C1 1，能量全部轉(zhuǎn)移至，能量全部轉(zhuǎn)移至C C1 1上之后，上之后，VDVD關(guān)斷，關(guān)斷，C C1 1經(jīng)經(jīng)L L2 2向向負(fù)載供電。負(fù)載供電。Zeta斬波電路輸入輸出關(guān)系為輸入輸出關(guān)系為 EUo1Zeta斬波電路討論：討論：兩種電路具有相同的輸入輸出關(guān)系，兩種電路具有相同的輸入輸出關(guān)系，SepicSepic電路中，電源電流連續(xù)但負(fù)載電

17、流斷續(xù)，有電路中，電源電流連續(xù)但負(fù)載電流斷續(xù)，有利于輸入濾波；利于輸入濾波；ZetaZeta電路的電源電流斷續(xù)而負(fù)載電路的電源電流斷續(xù)而負(fù)載電流連續(xù)；兩種電路輸出電壓均為正極性。電流連續(xù)；兩種電路輸出電壓均為正極性。 帶隔離的直流直流變流電路l正激電路正激電路l反激電路反激電路 l半橋電路半橋電路l全橋電路全橋電路l推挽電路推挽電路l全波整流和全橋整流全波整流和全橋整流l開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)電源帶隔離的直流直流變流電路直直交交直電路直電路。 電路特點(diǎn)：電路特點(diǎn)： 輸出與輸入隔離。輸出與輸入隔離。 需要相互隔離的多路輸出。需要相互隔離的多路輸出。 輸出電壓與輸入電壓比遠(yuǎn)小于輸出電壓與輸入電壓比遠(yuǎn)小于1

18、1或遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)大于1 1。 交流環(huán)節(jié)工作頻率較高，可減小變壓器和濾交流環(huán)節(jié)工作頻率較高，可減小變壓器和濾波電感、濾波電容的體積和重量。波電感、濾波電容的體積和重量。帶隔離的直流直流變流電路分類：分類：l單端電路單端電路 變壓器中流過(guò)直流脈動(dòng)電流。包括正激電路和反變壓器中流過(guò)直流脈動(dòng)電流。包括正激電路和反激電路。激電路。l雙端電路。雙端電路。 變壓器中電流為正負(fù)對(duì)稱的交流電流，半橋、全變壓器中電流為正負(fù)對(duì)稱的交流電流，半橋、全橋和推挽電路屬于雙端電路。橋和推挽電路屬于雙端電路。 正激電路(Forward)工作過(guò)程工作過(guò)程S S開(kāi)通開(kāi)通，W W1 1電壓為上正下負(fù)，電壓為上正下負(fù)，W W2 2的電

19、壓也上正下負(fù)，的電壓也上正下負(fù)，VDVD1 1導(dǎo)通，導(dǎo)通，VDVD2 2截止，截止，L L電流逐漸增長(zhǎng)。電流逐漸增長(zhǎng)。 S S關(guān)斷關(guān)斷，L L通過(guò)通過(guò)VDVD2 2續(xù)流，續(xù)流，VDVD1 1關(guān)斷。變壓器勵(lì)磁電流關(guān)斷。變壓器勵(lì)磁電流經(jīng)經(jīng)N N3 3和和VDVD3 3流回電源。流回電源。正激電路(Forward)工作過(guò)程工作過(guò)程S S關(guān)斷后承受的電壓為關(guān)斷后承受的電壓為 iSUNNu)1 (31SuSiLiSOttttUiOOO正激電路(Forward)BRBSBHO變壓器的磁心復(fù)位變壓器的磁心復(fù)位S S開(kāi)通后，變壓器激磁電開(kāi)通后，變壓器激磁電流由零隨時(shí)間線性增長(zhǎng)，直流由零隨時(shí)間線性增長(zhǎng)，直到到S

20、 S關(guān)斷，導(dǎo)致變壓器激磁關(guān)斷，導(dǎo)致變壓器激磁電感飽和。電感飽和。須使激磁電流在須使激磁電流在S S關(guān)斷后關(guān)斷后到下一次再開(kāi)通時(shí)間內(nèi)降回到下一次再開(kāi)通時(shí)間內(nèi)降回零，這一過(guò)程稱為零，這一過(guò)程稱為變壓器的變壓器的磁心復(fù)位磁心復(fù)位。磁心復(fù)位所需的時(shí)間為磁心復(fù)位所需的時(shí)間為on13rsttNNt正激電路(Forward)輸出電壓輸出電壓輸出濾波電感電流連續(xù)時(shí)輸出濾波電感電流連續(xù)時(shí) TtNNUUon12io輸出電感電流不連續(xù)、負(fù)載為零的極限輸出電感電流不連續(xù)、負(fù)載為零的極限情況下情況下 i12oUNNU 反激電路SuSiSiVDtontoffttttUiOOOO工作過(guò)程工作過(guò)程S S開(kāi)通開(kāi)通，VDVD截止

21、，截止，W W1 1電流線性電流線性增長(zhǎng)，電感儲(chǔ)能增加。增長(zhǎng)，電感儲(chǔ)能增加。S S關(guān)斷關(guān)斷，W W1 1電流被切斷，變壓電流被切斷，變壓器磁場(chǎng)能量通過(guò)器磁場(chǎng)能量通過(guò)W W2 2和和VDVD向輸出向輸出端釋放，電壓為端釋放，電壓為uUNNUSio12反激電路SuSiSiVDtontoffttttUiOOOO工作模式工作模式S S開(kāi)通時(shí)，開(kāi)通時(shí)，W W2 2中電流尚未下降中電流尚未下降到零，則稱工作于到零，則稱工作于電流連續(xù)模電流連續(xù)模式式，輸出輸入電壓關(guān)系為，輸出輸入電壓關(guān)系為offon12iottNNUU S S開(kāi)通前，開(kāi)通前，W W2 2中電流已經(jīng)下中電流已經(jīng)下降到零，則稱工作于降到零，則稱

22、工作于電流斷續(xù)電流斷續(xù)模式模式。負(fù)載為零的極限情況下。負(fù)載為零的極限情況下， ，所以應(yīng)該避免，所以應(yīng)該避免負(fù)載開(kāi)路狀態(tài)。負(fù)載開(kāi)路狀態(tài)。 Uo 半橋電路工作過(guò)程工作過(guò)程S S1 1與與S S2 2交替導(dǎo)通，使變壓交替導(dǎo)通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為器一次側(cè)形成幅值為U Ui i/2/2的的交流電壓，改變開(kāi)關(guān)占空比，交流電壓，改變開(kāi)關(guān)占空比，可改變二次側(cè)整流電壓可改變二次側(cè)整流電壓u ud d平平均值，即改變了輸出電壓均值，即改變了輸出電壓U Uo o。S S1 1導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)，VDVD1 1導(dǎo)通；導(dǎo)通；S S2 2導(dǎo)導(dǎo)通時(shí)，通時(shí)，VDVD2 2導(dǎo)通。當(dāng)兩個(gè)開(kāi)導(dǎo)通。當(dāng)兩個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，關(guān)都關(guān)斷時(shí)，

23、N N1 1中電流為零，中電流為零，VDVD1 1和和VDVD2 2都導(dǎo)通，各分擔(dān)一都導(dǎo)通，各分擔(dān)一半的電流。半的電流。半橋電路S S1 1或或S S2 2導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí)L L電流逐漸上電流逐漸上升；升；兩個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，兩個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，L L電流電流逐漸下降；逐漸下降； S S1 1和和S S2 2斷態(tài)斷態(tài)時(shí)承受的峰值時(shí)承受的峰值電壓均為電壓均為U Ui i。 由于由于電容電容的的隔直作用隔直作用，半，半橋電路對(duì)由于兩個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)橋電路對(duì)由于兩個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱而造成的變通時(shí)間不對(duì)稱而造成的變壓器一次側(cè)電壓的直流分壓器一次側(cè)電壓的直流分量有自動(dòng)平衡作用，因此量有自動(dòng)平衡作用，因此不容易發(fā)生變壓

24、器的不容易發(fā)生變壓器的偏磁偏磁和和直流磁飽和直流磁飽和。半橋電路S S1 1或或S S2 2導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí)L L電流逐漸上電流逐漸上升；升；兩個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，兩個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，L L電流電流逐漸下降；逐漸下降； S S1 1和和S S2 2斷態(tài)斷態(tài)時(shí)承受的峰值時(shí)承受的峰值電壓均為電壓均為U Ui i。 由于由于電容電容的的隔直作用隔直作用，半，半橋電路對(duì)由于兩個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)橋電路對(duì)由于兩個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱而造成的變通時(shí)間不對(duì)稱而造成的變壓器一次側(cè)電壓的直流分壓器一次側(cè)電壓的直流分量有自動(dòng)平衡作用，因此量有自動(dòng)平衡作用，因此不容易發(fā)生變壓器的不容易發(fā)生變壓器的偏磁偏磁和和直流磁飽和直流磁飽和。半橋電路

25、輸出電壓輸出電壓 濾波電感濾波電感L L的電流連續(xù)時(shí)的電流連續(xù)時(shí) TtNNUUon12io輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓U Uo o將高于連將高于連續(xù)時(shí)的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載續(xù)時(shí)的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下為零的極限情況下2i12oUNNU全橋電路工作過(guò)程工作過(guò)程互為對(duì)角的兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通互為對(duì)角的兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通，同一側(cè)半橋上下，同一側(cè)半橋上下兩開(kāi)關(guān)兩開(kāi)關(guān)交替交替導(dǎo)通，變壓器一次側(cè)形成幅值為導(dǎo)通，變壓器一次側(cè)形成幅值為U Ui i的交的交流電壓，改變占空比就可以改變輸出電壓。流電壓，改變占空比就可以改變輸出電壓。全橋電路S1S2

26、uS1uS2iS1iS2iD1iD2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO當(dāng)當(dāng)S S1 1與與S S4 4開(kāi)通后，開(kāi)通后，VDVD1 1和和VDVD4 4導(dǎo)通，導(dǎo)通，L L電流電流逐漸上升。逐漸上升。當(dāng)當(dāng)S S2 2與與S S3 3開(kāi)通后，開(kāi)通后，VDVD2 2和和VDVD3 3導(dǎo)通，導(dǎo)通，L L電流電流也上升。也上升。4 4個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，4 4個(gè)二極管都導(dǎo)通，各個(gè)二極管都導(dǎo)通，各分擔(dān)一半電感電流，分擔(dān)一半電感電流，L L電流逐漸下降。電流逐漸下降。lS S1 1和和S S2 2斷態(tài)時(shí)承受的斷態(tài)時(shí)承受的峰值電壓均為峰值電壓均為U Ui i。全橋電路如如S

27、 S1 1、S S4 4與與S S2 2、S S3 3的導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱，則交流電壓的導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱，則交流電壓u uT T中含有中含有直流分量直流分量，在變壓器一次側(cè)產(chǎn)生很大的直流，在變壓器一次側(cè)產(chǎn)生很大的直流分量，造成磁路飽和，因此全橋電路應(yīng)注意避免電分量，造成磁路飽和，因此全橋電路應(yīng)注意避免電壓直流分量的產(chǎn)生，可在一次側(cè)回路串一電容，阻壓直流分量的產(chǎn)生，可在一次側(cè)回路串一電容，阻斷直流電流。斷直流電流。為避免同一側(cè)半橋中上下兩開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通，每個(gè)為避免同一側(cè)半橋中上下兩開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通，每個(gè)開(kāi)關(guān)占空比不能超過(guò)開(kāi)關(guān)占空比不能超過(guò)50%50%，還應(yīng)留有裕量。，還應(yīng)留有裕量。 全橋電路輸出電壓輸出電壓

28、 濾波電感電流連續(xù)時(shí)濾波電感電流連續(xù)時(shí) TtNNUUon12io2輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓U Uo o將高于電流連將高于電流連續(xù)時(shí)的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為續(xù)時(shí)的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下零的極限情況下 UNNUoi21S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iD2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO工作過(guò)程工作過(guò)程S S1 1和和S S2 2交替導(dǎo)通，交替導(dǎo)通，N N1 1和和N N1 1分分別形成相位相反的交流電壓。別形成相位相反的交流電壓。S S1 1導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)，VDVD1 1也導(dǎo)通，也導(dǎo)通，L

29、 L電電流逐漸上升；流逐漸上升；S S2 2導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)，VDVD2 2處于通態(tài)，處于通態(tài)，L L電流也逐漸上升。電流也逐漸上升。當(dāng)兩個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，當(dāng)兩個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，VDVD1 1和和VDVD2 2都處于通態(tài)，各分擔(dān)一都處于通態(tài)，各分擔(dān)一半的電流。半的電流。 S S1 1和和S S2 2斷態(tài)時(shí)承受的斷態(tài)時(shí)承受的峰值電峰值電壓壓均為均為2 2倍倍U Ui i。 推挽電路推挽電路S S1 1和和S S2 2同時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)于變壓器一次繞組短路，同時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)于變壓器一次繞組短路，因此應(yīng)避免，每個(gè)開(kāi)關(guān)占空比不能超過(guò)因此應(yīng)避免，每個(gè)開(kāi)關(guān)占空比不能超過(guò)50%50%，還要，還要留有死區(qū)。留有死區(qū)。 輸

30、出電壓輸出電壓當(dāng)濾波電感當(dāng)濾波電感L L的電流連續(xù)時(shí)的電流連續(xù)時(shí) TtNNUUon12io2輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓U Uo o將高于電流連將高于電流連續(xù)時(shí)的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為續(xù)時(shí)的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下零的極限情況下 UNNUoi21電路電路優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)功率范圍功率范圍應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域正激正激電路較簡(jiǎn)單，成本低，電路較簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)可靠性高，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單單變壓器單向激磁，利用變壓器單向激磁，利用率低率低幾百幾百WW幾幾kWkW各種中、小功率電各種中、小功率電源源反激反激電路非常簡(jiǎn)單，成本很電

31、路非常簡(jiǎn)單，成本很低，可靠性高，驅(qū)動(dòng)電低，可靠性高，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單路簡(jiǎn)單難以達(dá)到較大的功率，難以達(dá)到較大的功率，變壓器單向激磁，利用變壓器單向激磁，利用率低率低幾幾WW幾十幾十W W小功率電子設(shè)備、小功率電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備、消費(fèi)計(jì)算機(jī)設(shè)備、消費(fèi)電子設(shè)備電源。電子設(shè)備電源。全橋全橋變壓器雙向勵(lì)磁，容易變壓器雙向勵(lì)磁，容易達(dá)到大功率達(dá)到大功率結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，有直通問(wèn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，有直通問(wèn)題，可靠性低，需要復(fù)雜的多題，可靠性低，需要復(fù)雜的多組隔離驅(qū)動(dòng)電路組隔離驅(qū)動(dòng)電路幾百幾百WW幾百幾百kWkW大功率工業(yè)用電源、大功率工業(yè)用電源、焊接電源、電解電焊接電源、電解電源等源等半橋半橋變壓器雙向勵(lì)磁，

32、沒(méi)有變變壓器雙向勵(lì)磁，沒(méi)有變壓器偏磁問(wèn)題，開(kāi)關(guān)較少，壓器偏磁問(wèn)題，開(kāi)關(guān)較少，成本低成本低有直通問(wèn)題，可靠性低，有直通問(wèn)題，可靠性低，需要復(fù)雜的隔離驅(qū)動(dòng)電需要復(fù)雜的隔離驅(qū)動(dòng)電路路幾百幾百WW幾幾kWkW各種工業(yè)用電源，計(jì)各種工業(yè)用電源，計(jì)算機(jī)電源等算機(jī)電源等推挽推挽變壓器雙向勵(lì)磁，變壓器一變壓器雙向勵(lì)磁，變壓器一次側(cè)電流回路中只有一個(gè)開(kāi)次側(cè)電流回路中只有一個(gè)開(kāi)關(guān)，通態(tài)損耗較小，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)關(guān)，通態(tài)損耗較小，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單單有偏磁問(wèn)題有偏磁問(wèn)題幾百幾百WW幾幾kWkW低輸入電壓的電源低輸入電壓的電源各種不同的間接直流變流電路的比較各種不同的間接直流變流電路的比較全波整流雙端電路雙端電路常用常用全波整流電路全波整流電路和和全橋整流電路全橋整流電路。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：L L的電流回路只有的電流回路只有一個(gè)二極管壓降一個(gè)二極管壓降，損耗，損耗小，且整流電路只需小，且整流電路只需2 2個(gè)二極管個(gè)二極管，元件數(shù)較少。，元件數(shù)較少。缺點(diǎn)：二極管斷態(tài)時(shí)承受反壓較高，對(duì)器件耐缺點(diǎn)：二