第3章 直流直流变换电路

1、本章主要内容有： 3.1降压斩波电路、3.2升压斩波电路、3.3升压复合斩波电路、3.4库克电路、3.5 Sepic和Zeta斩波电路、第3章直流-直流转换电路、3.6复合型DC-DC斩波电路、3.7绝缘直流-直流转换器3.1降压斩波电路(bucket )、降压斩波电路也称为bucket电路，降压斩波电路的输出电压Uo比输入电压Ud低。 该电路将GTR用作全控制设备开关VT，用电感和电容器构成低通滤波器，并且二极管VD提供回路。 3.1bucket电路-等效电路，3.1bucket电路-电流连续模式，3.1bucket电路-电流断续模式，3.1bucket电路-电流断续模式， 已知例3-1在图

2、3-1所示的降压斩波电路中Ud=200V、R=10、l值极大，计算Ts=50 s、ton=20s、输出电压平均值Uo、输出电流平均值Io . 如果存在负载Em=20V，则求出输出电流平均值Io。解：由于l值非常大，负载电流连续，因此输出电压平均值的输出电流平均值为3.1 Buck电路-例题，如果存在负载Em=20V，则输出电流平均值为例3-2在图2-1所示的降压斩波电路中Ud=2710%V，Uo=15V 如果最小输出功率为Pomin=10W，动作频率为30kHz，则(1)求出占空比的变化范围，(2)保证动作范围整体的电感电流连续时的电感值.解： (1)输入电压的变化值为3.1 Buck电路-例

3、题，占空比的变化范围为例3-2图2-1所示的降压斩波电路，Ud=2710%V、Uo=15V，最大输出功率为Pomax=120W，最小输出功率为pomin=。 (2)确保动作范围整体的电感电流连续时的电感值. 因为、解：(2)il=io，负载最小占空比最小的情况下，必要的电感越大，Uo越不变化的情况下，从式(2-5)得到，3.1 Buck电路-例题，3.2升压斩波电路(Boost )、升压斩波电路也是b 升压斩波电路的输出电压总是比输入电压高。 升压斩波电路的典型应用用作单功率因数校正(PDC )电路。 电路中的电容器c充当滤波器，且二极管VD提供回路。 3.2升压电路-等效电路图，3.2升压电

4、路-电流连续模式，为什么，3.2升压电路-电流临界断续模式，的情况，3.2升压电路-电流临界断续模式， 的情况3.2升压电路-电流断续模式，例3-3在图2-5所示的升压斩波电路中，已知Ud=50V、l值和c值极大，R=20，采用脉冲宽度调制控制方式，在TS=40s、ton=25s时，输出电压平均值Uo 输出电流平均值：解：输出电压平均值：3.2升压电路-例题，3.3升压复合斩波电路(Buck-Boost )，电路可以得到比输入电压高或低的输出电压。 当VT接通时，输入端子经由VT和电感构成电流路径，将能量提供给电感，二极管成为反向偏置，电感电流增大，负载电流由电容器中存储的能量供给。 当VT截

5、止时，电感的自感电位使二次管导通，电感中积蓄的能量经由二次管传递到电容和输出负载。 电感电流减少，电路的输出电压为负。 3.3 Buck-Boost等效电路图，3.3bucket-boost-电流连续模式，占空比d超过0.5时，输出电压比输入电压高、原因是3.3bucket-boost-电流断续模式，得，当时，3.3bucket-boost-电流临界断续模式，例3-4升压复合斩波电路中，动作频率为20kHz，L=0.05mH，输出电容器c足够大，u、3.3 bucket-boost如果解决例题，则在连续电流模式下工作，可以带入2-37，在D=0.4时得到电流临界连续的负载电流IoB，例3-4升

6、压复合斩波电路中，工作频率为20kHz，L=0.05mH 、3.3 bucket-boost如果解决例题，则在输出电流Io=1A0时VT1导通。 当直流侧电源经由VT1被供给到负载，并且输出电压uo=ui时，输出电流io增加，负载电感和负载电动势的累积也增加。 由于io0和uo0，电路在第一象限工作。3.6输出二象限DC-DC斩波电路(2)、(2)电流io0，使VT1截止的过程。 由于感应电流不急剧变化，VD2使回流导通，输出电压uo=0，此时VT2受到反压而不导通，因此输出电流减少，负载感应蓄电和负载电动势蓄电也减少。 由于在io0中uo=0，所以电路在第一象限中操作。 3.6二象限DC-D

7、C斩波电路(3)、(3)输出电流io0、VT2导通的过程。 负载电动势经由VT2被供给到负载电阻和电感，当输出电压uo=0时，输出电流io反向增加，负载电感的蓄电也增加。 由于在io0中uo=0，所以电路在第二象限中操作。 3.6输出二象限DC-DC斩波电路(4)、(4)电流io0，使VT2截止的过程。 因为感应电流不急剧变化，VD1使回流导通，输出电压uo=ui vt1受到反压而不导通，因此输出电流减少，负载感应蓄电和负载电动势蓄电也减少。 io=0的斩波电路在一二象限动作，在3.6四象限DC-DC斩波电路(2)、(2)vt2导通时，用VT3、VT4进行斩波控制，则构成另一个电流可逆的二象限

8、DC-DC斩波电路，uAB=0，斩波电路在三、四象限动作3.6多相复用DC-DC斩波电路，“相”是指斩波电路的输入侧(电源侧)的各移相斩波控制的支路相数，“重”是指斩波电路的输出侧(负载侧)的各移相斩波控制的支路重叠数。 3.7隔离的带直流-直流变换器电路，3.7.1正激电路3.7.2反激电路3.7.4半桥降压电路3.7.5推挽电路3.7.6全波整流和全桥整流，3.7正激电路：输出电压输出平滑电感器电流连续时，3.7正激电路- VT截止时变压器的原电流通过D3、DW回流，磁场能量主要消耗在稳定压管DW上。 VT所受到的最高电压为US UDW。 3.7正励磁电路-铁心复位(2)、VT接通时，电源

9、能量经由变压器传递到负载侧。 在VT截止时，感应电流不急剧变化，因此在线圈n-1中产生以下的正负感应电位e1。 同时在线圈N3上也产生感应电位e3=N3*e1/N1，在e3=US时，D3导通。 磁场蓄电转移到电源US时，施加在VT上的最高电压为usn1*us/n3、3.7回扫电路，输出电压输出平滑电感器电流连续时，3.7回扫电路， 输出电压输出平滑电感器电流连续时，在3.7半桥绝缘的降压电路(1)、VT1导通、VT2截止时，蓄电经由变压器向电源及C1传递，此时，电源经由VT1、变压器向C2充电，C2的蓄电增加。 同时D4导通。 3.7半桥绝缘的降压电路(2)在两个开关断开时，变压器线圈n-1的

10、电流为零，D3和D4都导通，分别分担一半的电流。 3.7半桥绝缘的降压电路(3)、电容器C1、C2的电压为US/2，VT1断开，VT2导通时，电源和电容器C2的蓄电向副侧传递。 电源经由变压器、VT2对C1充电，C1的储藏增加。 同时D3导通。 输出电压输出平滑电感器电流连续时，3.7全桥绝缘的降压电路(1)，VT1和VT4导通时，D1导通，电感器l电流逐渐上升。 当VT2和VT3导通时，D2导通，电感l的电流也上升。 四个开关都断开时，D1和D2都导通，分别分担一半的电感电流，电感l的电流逐渐下降，S1和S2断开时接收峰值电压的是Us。、3.7全桥隔离的降压电路(2)、输出电压输出平滑电感器

11、电流连续的情况下，在3.7推挽电路(1)、推挽电路动作中推挽电路中开关S1和S2交替导通，在线圈N1和n1的两端分别形成反相位的交流电压当S1导通时，VD1导通，电感l的电流逐渐上升，当S2导通时，二极管VD2导通，电感l的电流也逐渐上升。 两个开关断开时，VD1和VD2都导通，分别分担一半的电流，S1和S2断开时受到的峰值电压为2倍的Ui。 3.7推挽电路(2)在S1和S2同时接通时，变压器的一次侧线圈短路，开关的占空比不能超过50%。 留下死区。 输出电压在平滑电感器l的电流连续的情况下，(2-78 )，各种间接直流转换电路的比较，3.8全波整流电路，两端电路常用的整流电路形式为全波整流电路和全桥整流电路。 全波整流电路的特征电感器l的电流电路中只有一个二极管电压降，损失小，而且整流电路中只有两个二极管，元件数少。 缺点：二极管关断时受到的反压高，对器件耐压的要求高，变压器的次级绕组有中心抽头，结构复杂。 适用时：输出电压低时(100V )。 3.8全桥整流电路、全桥电路的特征二极管关断时接受的电压只有交流电压振幅，变压器的线圈很简单。 缺点：电感器l的电流电路有两个二极管电压降，损耗大，而且电路需