【2017年整理】直流变换电路.ppt

第3章 直流变换电路 ; 3.1 直流变换电路的工作原理 3.2 降压变换电路 3.3 升压变换电路 3.4 升降压变换电路 3.5 库克变换电路 3.6 带隔离变压器的直流变换器 3.7 直流变换电路的PWM控制技术 ;3.1 直流变换电路的工作原理;直流变换电路的常用工作方式主要有两种： ① 脉冲频率调制(PFM)工作方式： 即维持Ton不变，改变TS。在这种调压方式中，由于输出电压波形的周期是变化的，因此输出谐波的频率也是变化的，这使得滤波器的设计比较困难，输出谐波干扰严重，一般很少采用。 ② 脉宽调制(PWM)工作方式： 即维持TS不变，改变Ton。在这种调压方式中，输出电压波形的周期是不变的，因此输出谐波的频率也不变，这使得滤波器的设计容易。 ; 3.1 直流变换电路的工作原理 3.2 降压变换电路 3.3 升压变换电路 3.4 升降压变换电路 3.5 库克变换电路 3.6 带隔离变压器的直流变换器 3.7 直流变换电路的PWM控制技术 ;3.2 降压变换电路;3.2 降压变换电路;电感中的电流iL是否连续，取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。;3.2 降压变换电路;3.2 降压变换电路;2）电感电流iL临界连续状态： 变换电路工作在临界连续状态时，即有I1=0，由 可得维持电流临界连续的电感值L0为： 即电感电流临界连续时的负载电流平均值为 ： 式中Iok为电感电流临界连续时的负载电流平均值。 总结：临界负载电流Iok与输入电压Ud、电感L、开关频率f以及开关 管T的占空比D都有关。 当实际负载电流Io＞ Iok时，电感电流连续； 当实际负载电流Io = Iok时，电感电流处于连续（有断流临界点）; 当实际负载电流Io ＜Iok时，电感电流断流；;输出纹波电压： 在Buck电路中，如果滤波电容C的容量足够大，则输出电压U0为常数。然而在电容C为有限值的情况下，直流输出电压将会有纹波成份。 电流连续时的输出电压纹波为 其中f为buck电路的开关频率， fc为电路的截止频率。 它表明通过选择合适的L、C值，当满足fc＜＜f 时，可以限制输出纹波电压的大小，而且纹波电压的大小与负载无关。; 3.1 直流变换电路的工作原理 3.2 降压变换电路 3.3 升压变换电路 3.4 升降压变换电路 3.5 库克变换电路 3.6 带隔离变压器的直流变换器 3.7 直流变换电路的PWM控制技术 ; 3.3 升压变换电路;3）工作原理： ton工作期间：二极管反偏 截止，电感L储能，电容C 给负载R提供能量。 toff工作期间：二极管Ｄ 导通，电感L经二极管Ｄ给 电容充电，并向负载RL提 供能量。 可得： 式中占空比D=ton/TS，当D=0时，U0=Ud，但D不能为1，因此在 0≤D＜1的变化范围内 Uo≥Uin;4）Buck变换器的可能运行情况： 根据在理想状态下，电路的输出功率等于输入功率，参考降压变换电路的计算方法，可得电感电流临界连续时的负载电流平均值为： 当实际负载电流Io＞Ick时，电感电流连续。 当实际负载电流Io = Ick时,电感电流处于临界连续(有断流临界点)。 当实际负载电流Io＜Ick时，电感电流断流。 ; ① T导通时为电感L储能阶段，此时电源不向负载提供能量，负载靠储于电容C的能量维待工作。 ② T阻断时，电源和电感共同向负载供电，同时给电容 C充电。 ;③ 没有电压闭环调节的Boost变换器不宜在输出端开路情况下工作：因为稳态运行时，开关管T导通期间 ( )电源输入到电感L中的磁能，在T截止期间通过二极管D转移到输出端，如果负载电流很小，就会出现电流断流情况。如果负载电阻变得很大，负载电流太小，这时若占空比D仍不减小、ton不变、电源输入到电感的磁能必使输出电压不断增加。; 3.1 直流变换电路的工作原理 3.2 降压变换电路 3.3 升压变换电路 3.4 升降压变换电路 3.5 库克变换电路 3.6 带隔离变压器的直流变换器 3.7 直流变换电路的PWM控制技术 ;3.4 升降压变换电路;3.4 升降压变换电路;3.4 升降压变换电路;3）工作原理：（续） 采用前几节同样的分析方法可得电感电流临界连续时的负载电流平均值为