直流斩波电路工作原理

1、直流斩波电路工作原理及输出输入关系升压斩波电路( Boost Chopper )升压斩波电路假设 L 和 C 值很大。处于通态时，电源 E向电感 L 充电，电流恒定 i1，电容 C向负载 R供电，输 出电压 u0 恒定。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。设 V通态的时间为 ton ，此阶段 L 上积蓄的能量为 Ei1ton设 V 断态的时间为 toff ，则此期间电感 L 释放能量为 (u0 E)i1toff 稳态时，一个周期 T中L 积蓄能量与释放能量相等：Ei1ton=(u0 E)i1toff化简得u0tontoff E T EtofftoffTtoff升压

2、比；升压比的倒数记作 ，即Ttoff 和的关系： a+=1所以输出电压为1 u0E升降压斩波电路 (buck -boost Chopper)降压斩波电路V通时，电源 E经 V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，这时 uL E 。V断时，L 的能量向负载释放，电流为 i2 。负载电压极性为上负下正，与电 源电压极性相反，这时 uLu0 。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TuL dt0L所以输出电压为：tonT0 uL(on)dtt uL (off )dtEtonu0toff00 t onu0ton E ton E

3、EtoffTtoN1ton为 V处于通态的时间， toff 为V处于断态的时间）Cuk斩波电路(b) 等效电路Cuk 斩波电路及其等效电路V通时，开 关 S合向 B 点，EL1V回路和 RL2CV回路有电流， 这时 iC i2 。V断时，开 关 S 合 向 A 点 ， E L1CVD回路和 R L2 VD回路有电 流，这时 iC i1 。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 交替切换稳态 时电 容 C的电 流在 一周 期内的平 均值 应为零，也 就是 其对时间的积分为零，即Tton0 iC dt 0 iC（on）dtTt iC(off )dti2toni1

4、toff0t onton 为 V 处于通态的时间，t off 为 V处于断态的时间）由此可得：i2toff T toni1t ont on假设电容 C很大使电容电压 uC的脉动足够小。当开关 S合到 B点时，B点电压 uB=0，A点电压 uA uC；S合到 A点时，uB uC，uA=0。因 此，B点电压 uB的平均值为UBtoffUConUC（UC为电容电压 uC的平均值），又因电感 L1的电压平均值为 零， 所以 E UBtoff UC。 另一方面 ，A点的 电压 平均值为 tonUAtonUC，且 L2的电压平均值为零，按 上图（ b）中 输出电压U0的极性，有U0 toNUC。于是可得出

5、输出电压 U0与电源电压 E的 关系为：U 0 toff Eton E E0 tonT ton1Sepic 斩波电路Sepic 斩波电路V处于通态时， E L1V回路和 C1V L1回路同时导电， L1和 L2 贮能。V处于断态时， 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）V导通时， u L1 EuL2 uC1V关断时， u L1 E u0 uC1uL 2 u0稳态 时电 感 L1和L1的 电 压 在 一 周 期内 的 平 均 值 应为 零， 也 就是其对时间的积分为零，即

6、uL1dttonu L1(on )dtTt uL1(on)dt Eton (E u0 uC1 )toff t onuL 2dtt onuL 2(on)dtuL2(on)dtuC1t onu 0t off由以上两式解得输入输出关系为：U0ton EtontoffT tonZeta 斩波电路V处于通态期间，电源 E经开关 V向电感 L1 贮能。V关断后， L1VD C1构成振荡回路， L1的能量转移至 C1，能量全部转移 至 C1上之后， VD关断， C1经 L2 向负载供电。V导通时， u L1 EuL2 E uC1 u0V关断时， u L1 uC1uL2u0稳态 时电 感 L1和L1的电压在一周 期内 的平均值 应为 零， 也就是其对时间的积分为零，即uL1dtt onuL1(on )dtTt u L1( on) dtt onEtonuC1