1、電力電子技術電力電子技術Power Electronics Technology第第3 3章章 直流直流- -直流變換電路直流變換電路 內(nèi)容提要內(nèi)容提要v3.1 直接直接DC/DC變換器變換器 v3.2 變壓器隔離型變壓器隔離型DC/DC變換器變換器 v3.3 軟開關技術及帶軟開關的諧振型軟開關技術及帶軟開關的諧振型 DC/DC變換器變換器v將固定的直流電壓變換成可調(diào)的直流電壓稱將固定的直流電壓變換成可調(diào)的直流電壓稱為為DC/DC變換或直流斬波。具有這種變換或直流斬波。具有這種DC/DC變換功能的電力電子裝置，稱為變換功能的電力電子裝置，稱為DC/DC變換器（變換器（DC/DC Convert

2、er）v廣泛應用于直流電動機調(diào)速、蓄電池充電、廣泛應用于直流電動機調(diào)速、蓄電池充電、開關電源等方面開關電源等方面。AC/DC變換中，還可采用變換中，還可采用不控整流加直流斬波調(diào)壓方式替代晶閘管相不控整流加直流斬波調(diào)壓方式替代晶閘管相控整流，以提高變流裝置的輸入功率控整流，以提高變流裝置的輸入功率因數(shù)因數(shù)。第第3 3章章 直流直流- -直流變換電路直流變換電路vDC/DC變換器按結(jié)構(gòu)不同可分為直接變換器按結(jié)構(gòu)不同可分為直接DC/DC變換器和變換器和變壓器隔離型變壓器隔離型DC/DC變換器變換器。vDC/DC變換器按工作原理不同可分為諧振型變換器按工作原理不同可分為諧振型和非諧振型兩大類和非諧振型

3、兩大類。諧振型諧振型DC/DC變換器利變換器利用軟開關技術，控制開關器件在開、關瞬間所用軟開關技術，控制開關器件在開、關瞬間所承受的電壓或電流為零，從而降低開關損耗，承受的電壓或電流為零，從而降低開關損耗，提高變換效率，并有利于進一步提高開關頻率提高變換效率，并有利于進一步提高開關頻率。第第3 3章章 直流直流- -直流變換電路直流變換電路3.1 3.1 直接直接DC/DCDC/DC變換器變換器v1.電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 3.1 3.1 直接直接DC/DCDC/DC變換器變換器圖圖3- 降壓斬波電路的原理圖降壓斬波電路的原理圖3.1.1 降壓斬波電路降壓斬波電路工作原理工作原理圖3-2 降壓斬波電

4、路的原理圖及波形t=0時刻驅(qū)動時刻驅(qū)動V導通，導通，VD承受承受反壓而關斷；電源反壓而關斷；電源E向負載供向負載供電，負載電壓電，負載電壓uo=E，負載電流，負載電流io按指數(shù)曲線上升。按指數(shù)曲線上升。t=t1時控制時控制V關斷，二極管關斷，二極管VD續(xù)流，負載電壓續(xù)流，負載電壓uo近似為零，近似為零，負載電流呈指數(shù)曲線下降。負載電流呈指數(shù)曲線下降。通常串接較大電感通常串接較大電感L使負載電使負載電流連續(xù)且脈動小。流連續(xù)且脈動小。動畫演示動畫演示iL數(shù)量關系數(shù)量關系電流連續(xù)方式：電流連續(xù)方式：負載電壓平均值：負載電壓平均值：EETtEtttUonoffononoREUIMooTon V通的時間

5、；通的時間； toff V斷的時間；斷的時間； T 斬波周期；斬波周期； 導通占空比導通占空比 電流斷續(xù)電流斷續(xù)：Uo被抬高，一般不希望出現(xiàn)。被抬高，一般不希望出現(xiàn)。 負載電流平均值：負載電流平均值：3.1.1 降壓斬波電路降壓斬波電路 三種控制方式：三種控制方式：定頻調(diào)寬定頻調(diào)寬：T不變，變不變，變ton 脈沖寬度調(diào)制脈沖寬度調(diào)制（PWM）；）；定寬調(diào)頻定寬調(diào)頻： ton不變，變不變，變T 頻率調(diào)制；頻率調(diào)制；調(diào)寬調(diào)頻：調(diào)寬調(diào)頻：ton和和T都可調(diào)都可調(diào) 混合型。混合型。此種方式應用最多調(diào)制方式（控制方式調(diào)制方式（控制方式）：）：改變占空比改變占空比3.1.1 降壓斬波電路降壓斬波電路TIE

6、TRIoMo2同樣可以從同樣可以從能量傳遞關系能量傳遞關系出發(fā)進行的推導出發(fā)進行的推導 由于由于L為無窮大，故負載電流維持為為無窮大，故負載電流維持為Io不變不變 電源只在電源只在V處于通態(tài)時提供能量，為處于通態(tài)時提供能量，為 在整個周期在整個周期T中，負載消耗的能量為中，負載消耗的能量為onotEI輸出功率等于輸入功率，可將降壓斬波器看作輸出功率等于輸入功率，可將降壓斬波器看作直流降壓變壓器直流降壓變壓器(升流升流)。一周期中，忽略損耗，則電源提供的能量與負載一周期中，忽略損耗，則電源提供的能量與負載消耗的能量相等。消耗的能量相等。TIETRItEIoMoono2oII1oooEIIUEI1

7、oMoonoIERITtEI2I1 平均值平均值002IUIERIEIoMoo3.1.1 降壓斬波電路降壓斬波電路電感電流斷續(xù)工作模式電感電流斷續(xù)工作模式：圖3- 降壓電路電流臨界連續(xù)工作模式下的工作波形Sg00iLoUttontofft0uLdoUULISDTSToI12SDLRT判斷降壓型電路中電感電流連續(xù)與否的臨界條件判斷降壓型電路中電感電流連續(xù)與否的臨界條件。01111( )()22STLLLSLSSIi t dtI TITTLLdodiuLUUdtdoLSUUIDTLodUDU1LoSDIU TL12LoSDIU TL電感電流電感電流臨界連續(xù)時的電流均值為：臨界連續(xù)時的電流均值為：電

8、感電流連續(xù)的臨界條件為電感電流連續(xù)的臨界條件為：ooLUIIR3.1.1 降壓斬波電路降壓斬波電路3.1.2 升壓斬波電路升壓斬波電路 升壓斬波電路（升壓斬波電路（Boost Chopper） 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)1) 升壓斬波電路的基本原理升壓斬波電路的基本原理diVDoiSSuLCRLidUoUS導通時，導通時，L儲能；電容給負載供電；儲能；電容給負載供電；S關斷時，關斷時，L釋放能量，電源與釋放能量，電源與uL一起給電容充電，并給負載供電。一起給電容充電，并給負載供電。Sg000iLiSoUtttontofftt0uSt0t1t20tio3.1.2 升壓斬波電路升壓斬波電路2) 升壓斬波電路

9、的輸入輸出關系升壓斬波電路的輸入輸出關系diVDoiSSuLCRLidUoU電感電感L在一個開關周期在一個開關周期T上的平均感應電壓為上的平均感應電壓為0，因此：，因此：()0d onodoffLSU tUUtUT01STLLSUu dtT11odUUD升壓升壓升壓斬波電路之所以能夠升升壓斬波電路之所以能夠升壓壓的原因的原因：一是電感：一是電感L儲能之儲能之后具有使電壓泵升的作用，后具有使電壓泵升的作用，二是電容二是電容C可將輸出電壓保持可將輸出電壓保持住。住。Sg000iLiSoUtttontofftt0uSt0t1t20tio3）電感電流斷續(xù)工作模式電感電流斷續(xù)工作模式：判斷判斷升升壓型電

10、路中電感電流連續(xù)與否的臨界條件壓型電路中電感電流連續(xù)與否的臨界條件。電感電流電感電流臨界連續(xù)時臨界連續(xù)時VD的電流均值為：的電流均值為：電感電流連續(xù)的臨界條件為電感電流連續(xù)的臨界條件為：ooDUIIRdiVDoiSSuLCRLidUoUSg00iLdUttontofft0uLdoUULISDTSToI2(1)2SDDLRT二極管二極管VD電流的開關周期平均值電流的開關周期平均值ID等于等于負載電流平均值負載電流平均值Io。()LLLdSdiIuLLUdtDT電感電流上升段11odUUD(1)oSLU DD TIL2(1)1(1)(1)22oSDLLU DD TIIDIDL3.1.2 升壓斬波電

11、路升壓斬波電路2) 升壓斬波電路典型應用升壓斬波電路典型應用一是用于直流電動機傳動一是用于直流電動機傳動二是用作二是用作單相功率因數(shù)校正（單相功率因數(shù)校正（PFC）電路電路ttTEiOOb)a)i1i2I10I20I10tontofftOTOEtc)uoioi1i2t1t2txtontoffI20uo圖5-3 用于直流電動機回饋能量的升壓斬波電路及其波形 a） 電路圖 b） 電流連續(xù)時 c） 電流斷續(xù)時用于直流電動機傳動用于直流電動機傳動再生制動時把電能回饋再生制動時把電能回饋給直流電源。給直流電源。電動機電樞電流連續(xù)和電動機電樞電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作狀態(tài)。斷續(xù)兩種工作狀態(tài)。直流電源的電壓基本

12、是直流電源的電壓基本是恒定的，不必并聯(lián)電容恒定的，不必并聯(lián)電容器。器。動畫演示動畫演示。3.1.2 升壓斬波電路升壓斬波電路3.1.3升降壓斬波電路升降壓斬波電路 升降壓斬波電路升降壓斬波電路 (buck -boost Chopper) 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)利用利用“電感兩端電壓在一個開關周期內(nèi)的平均值為零電感兩端電壓在一個開關周期內(nèi)的平均值為零”的規(guī)律可得的規(guī)律可得 010sTd ono offLLssU tU tUu dtTT 1odUDUD 0D1/2，降壓，降壓1/2D1，升壓，升壓輸出與輸入反極性輸出與輸入反極性3.1.3升降壓斬波電路升降壓斬波電路 升降壓斬波電路升降壓斬波電路 (bu

13、ck -boost Chopper) 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)電感電流連續(xù)與否的臨界條件為電感電流連續(xù)與否的臨界條件為： 2(1)2SDLRT應用應用：升降壓型電路可以靈活地改變電壓的高低，還能改升降壓型電路可以靈活地改變電壓的高低，還能改變電壓極性，因此常用于電池供電設備中產(chǎn)生負電源的電變電壓極性，因此常用于電池供電設備中產(chǎn)生負電源的電路，還用于各種開關穩(wěn)壓器中。路，還用于各種開關穩(wěn)壓器中。3.1.4 Cuk斬波電路斬波電路Cuk斬波電路斬波電路電路工作穩(wěn)定條件下，電路工作穩(wěn)定條件下，S通時，通時，UdLSUd回路和回路和C1SR L1C1回路有電流?；芈酚须娏?。S斷時，斷時，UdLC1VDUd回路

14、和回路和L1VDRL1回路有電流?；芈酚须娏?。輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。圖圖3-14 Cuk電路電流連續(xù)工作時的電路狀態(tài)電路電流連續(xù)工作時的電路狀態(tài)a) 電路狀態(tài)電路狀態(tài)1 (S通通) b) 電路狀態(tài)電路狀態(tài)2 (S斷斷)數(shù)量關系數(shù)量關系 優(yōu)點優(yōu)點（與升降壓斬波電路相比）：輸入電源電流和輸出負載電流都是連續(xù)的，且脈動很 小，有利于對輸入、輸出進行濾波。但電路較復雜。3.1.4 Cuk斬波電路斬波電路111()(1)0()(1)0LddCLCooUU DUUDUUUDUD1odUDUD 設兩個電感電流都連續(xù)，分別計算電感設兩個電感電流都連續(xù)，分別計算電感

15、L和和L1的兩端電的兩端電壓在一個開關周期內(nèi)的平均值為：壓在一個開關周期內(nèi)的平均值為：聯(lián)立方程，消去聯(lián)立方程，消去UC1，可得，可得Cuk電路輸出電壓與輸入電壓比為電路輸出電壓與輸入電壓比為VDSSuLCRLidUoUL11LiC13.1.4 Cuk斬波電路斬波電路1odUDUD 負載電流很小時，電路中的電感電流將不連續(xù)，電負載電流很小時，電路中的電感電流將不連續(xù)，電壓比的公式不再滿足式壓比的公式不再滿足式 ，輸出電壓，輸出電壓|Uo|DUd /(1-D)，且負載電流越小，且負載電流越小，| Uo |越高。輸出空載時越高。輸出空載時， | Uo |，故，故Cuk型電路型電路 不應空載，否則會產(chǎn)

16、生不應空載，否則會產(chǎn)生很高的電壓而很高的電壓而損壞損壞電路中電路中的的元器件。元器件。VDSSuLCRLidUoUL11LiC1VDSSuLCRdUoULiC11LiL1ZetaZeta斬波電路斬波電路SepicSepic斬波電路斬波電路3.1.7 復合斬波電路復合斬波電路復合斬波電路復合斬波電路降壓斬波電路和升壓斬波電路組合構(gòu)成降壓斬波電路和升壓斬波電路組合構(gòu)成 斬波電路用于驅(qū)動直流電動機時，常要使電動機既可電動運行，又可斬波電路用于驅(qū)動直流電動機時，常要使電動機既可電動運行，又可再生制動。再生制動。降壓斬波電路能使電動機工作于第降壓斬波電路能使電動機工作于第1象限。象限。升壓斬波電路能使電

17、動機工作于第升壓斬波電路能使電動機工作于第2象限。象限。電流可逆斬波電路電流可逆斬波電路：降壓斬波電路降壓斬波電路與與升壓斬波電路組合升壓斬波電路組合。 此電路電動機的電樞電流可此電路電動機的電樞電流可正正可可負負，但電壓只能是一種極性，故，但電壓只能是一種極性，故其可工作于第其可工作于第1象限和第象限和第2象限。象限。電流可逆斬波電路電流可逆斬波電路1) 電流可逆斬波電路電流可逆斬波電路電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)a) 電路圖V1和和VD1構(gòu)成降壓斬波電路，電動機為電構(gòu)成降壓斬波電路，電動機為電動運行，工作于第動運行，工作于第1象限。象限。V2和和VD2構(gòu)成升壓斬波電路，電動機作再構(gòu)成升壓斬波電路，電動

18、機作再生制動運行，工作于第生制動運行，工作于第2象限。象限。必須必須防止防止V1和和V2同時導通同時導通而導致的電源而導致的電源短路。短路。工作過程工作過程三種工作方式：降壓、升壓、交替降壓和升壓（圖三種工作方式：降壓、升壓、交替降壓和升壓（圖3-19b）；）；第第1象限，降壓斬波，電動狀態(tài)，調(diào)壓調(diào)速；象限，降壓斬波，電動狀態(tài)，調(diào)壓調(diào)速； 第第2象限，升壓斬波，發(fā)電狀態(tài)，再生制動，減速。象限，升壓斬波，發(fā)電狀態(tài)，再生制動，減速。圖圖3-19 電流可逆斬波電路及波形電流可逆斬波電路及波形2) 橋式橋式可逆斬波電路可逆斬波電路橋式可逆斬波電路橋式可逆斬波電路兩個電流可逆斬波電路組合起來，兩個電流可

19、逆斬波電路組合起來，分別向電動機提供正向和反向電壓，實現(xiàn)四象限運行。分別向電動機提供正向和反向電壓，實現(xiàn)四象限運行。 使使V4保持通時，等效為圖保持通時，等效為圖5-7a所示的電流可逆斬波電路，提供所示的電流可逆斬波電路，提供正電正電壓壓，可使電動機工作于，可使電動機工作于第第1、2象限象限。 使使V2保持通時，保持通時，V3、VD3和和V4、VD4等效為又一組電流可逆斬波電路，等效為又一組電流可逆斬波電路，向電動機提供向電動機提供負電壓負電壓，可使電動機工作于，可使電動機工作于第第3、4象限象限 。圖圖3-19 電流可逆斬波電路電流可逆斬波電路可實現(xiàn)第可實現(xiàn)第1、2象限運行象限運行 圖圖3-

20、22 橋式可逆斬波電路橋式可逆斬波電路可實現(xiàn)第可實現(xiàn)第3、4象限運行象限運行 組合直流脈寬調(diào)速與直流脈寬調(diào)速與V-M調(diào)速區(qū)別：調(diào)速區(qū)別：直流脈寬調(diào)速直流脈寬調(diào)速 直流直流V-M調(diào)速調(diào)速1.1. 主電路線路簡單，需要的功率元件少；主電路線路簡單，需要的功率元件少；2.2. 開關頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電動機損耗和開關頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電動機損耗和發(fā)熱都很?。话l(fā)熱都很??；3.3. 低速性能好，穩(wěn)速精度高，因而調(diào)速范圍寬；低速性能好，穩(wěn)速精度高，因而調(diào)速范圍寬；4.4. 系統(tǒng)快速響應性能好，動態(tài)抗干擾能力強；系統(tǒng)快速響應性能好，動態(tài)抗干擾能力強；5.5. 主電路元件工作在開關狀態(tài)，

21、導通損耗小，裝置效率主電路元件工作在開關狀態(tài)，導通損耗小，裝置效率高；高；6.6. 直流電源采用不可控三相整流時，電網(wǎng)功率因數(shù)高。直流電源采用不可控三相整流時，電網(wǎng)功率因數(shù)高。直流脈寬調(diào)速：直流脈寬調(diào)速： 直流脈寬調(diào)速與直流脈寬調(diào)速與V-M調(diào)速區(qū)別：調(diào)速區(qū)別：小小 結(jié)結(jié) 重點：重點：1 1）降壓斬波的工作原理、波形分析、輸）降壓斬波的工作原理、波形分析、輸入輸出關系及應用；入輸出關系及應用； 2 2）升壓）升壓斬波的工作原理、波形分析、斬波的工作原理、波形分析、輸輸入入輸出關系及應用輸出關系及應用； 3 3）升降壓斬波、）升降壓斬波、C Cukuk斬波、斬波、SepicSepic和和ZetaZ

22、eta的輸入輸出關系推導；的輸入輸出關系推導； 4 4）電流可逆斬波電路和橋式斬波電路的）電流可逆斬波電路和橋式斬波電路的分析。分析。3.1 直接直接DC-DC變換器變換器3.2 變壓器隔離型變壓器隔離型DC-DC變換器變換器 同直接同直接DC/DC變換器相比，電路中增加了交流環(huán)節(jié)，因此也稱為變換器相比，電路中增加了交流環(huán)節(jié)，因此也稱為直直 交交直直電路。電路。 采用這種結(jié)構(gòu)較為復雜的電路來完成直流采用這種結(jié)構(gòu)較為復雜的電路來完成直流直流的變換有以下優(yōu)勢：直流的變換有以下優(yōu)勢： 輸出端與輸入端之間電氣隔離。輸出端與輸入端之間電氣隔離。 可實現(xiàn)相互隔離的多路輸出?？蓪崿F(xiàn)相互隔離的多路輸出。 輸出

23、電壓與輸入電壓的比例遠小于輸出電壓與輸入電壓的比例遠小于1或遠大于或遠大于1。 交流環(huán)節(jié)采用較高的工作頻率，可以減小變壓器和濾波電感、交流環(huán)節(jié)采用較高的工作頻率，可以減小變壓器和濾波電感、濾波電容的體積和重量，實現(xiàn)電源的小型化。濾波電容的體積和重量，實現(xiàn)電源的小型化。變壓器整流電路濾波器直流交流交流脈動直流直流逆變電路圖圖 間接直流變流電路的結(jié)構(gòu)間接直流變流電路的結(jié)構(gòu)3.2 變壓器隔離型變壓器隔離型DC-DC變換器變換器3.2 變壓器隔離型變壓器隔離型DC-DC變換器變換器根據(jù)電路知識，對電感、電容和變壓器二次側(cè)可寫出根據(jù)電路知識，對電感、電容和變壓器二次側(cè)可寫出其其電壓或電流方程：電壓或電流

24、方程：LCdiuLdtduiCdtBuNNStt /LSCSSiiULLnfL itTnuuICCnfC utTnBBUNSNSnfNS BtTn 可以看出，在電壓和電流不變的條件下，工作頻率越高，則所需濾波電可以看出，在電壓和電流不變的條件下，工作頻率越高，則所需濾波電感的電感值越小，所需濾波電容的電容值也越?。煌瑫r，工作頻率越高，感的電感值越小，所需濾波電容的電容值也越?。煌瑫r，工作頻率越高，則所需變壓器的繞組匝數(shù)越少，所需鐵心的橫截面積也越小。因此，通則所需變壓器的繞組匝數(shù)越少，所需鐵心的橫截面積也越小。因此，通過提高工作頻率也可以使濾波電感、濾波電容和變壓器的體積和重量顯過提高工作頻率

25、也可以使濾波電感、濾波電容和變壓器的體積和重量顯著降低。著降低。 由于是由于是高頻工作高頻工作，電路中的可控開關一般用，電路中的可控開關一般用MOSFET或或IGBT，高，高頻整流電路中用頻整流電路中用快恢復二極管快恢復二極管或肖特基二極管?；蛐ぬ鼗O管。較高的工作頻率，可以減小變壓器和濾波電感、濾波電容的體積的原因：較高的工作頻率，可以減小變壓器和濾波電感、濾波電容的體積的原因：令令t=TS /n (n2) 按能量傳遞的工作方式分正激和反激電路：按能量傳遞的工作方式分正激和反激電路： 單端電路：單端電路：變壓器中流過的是直流脈動電流。常用于小功率電源變換。變壓器中流過的是直流脈動電流。常用

26、于小功率電源變換。雙端電路：雙端電路：變壓器中的電流為正負對稱的交流電流。鐵芯的利用率高，變壓器中的電流為正負對稱的交流電流。鐵芯的利用率高， 常用于大功率領域。常用于大功率領域。正激電路：正激電路：開關管導通時，電源將能量直接傳送至負載。開關管導通時，電源將能量直接傳送至負載。反激電路：反激電路：開關管導通時，電源將電能轉(zhuǎn)為磁能儲存在電感中，開關管導通時，電源將電能轉(zhuǎn)為磁能儲存在電感中， 當開關管阻斷時再將磁能變?yōu)殡娔軅魉椭霖撦d。當開關管阻斷時再將磁能變?yōu)殡娔軅魉椭霖撦d。變壓器隔離型的變壓器隔離型的DC/DC變流電路分兩大類：變流電路分兩大類：按變壓器中流過的電流性質(zhì)分為：按變壓器中流過的電

27、流性質(zhì)分為：3.2 變壓器隔離型變壓器隔離型DC-DC變換器變換器3.2.1 正激電路正激電路開關開關S開通開通后，變壓器繞組后，變壓器繞組W1兩端的電兩端的電壓為上正下負，與其耦合的壓為上正下負，與其耦合的W2繞組兩端繞組兩端的電壓也是上正下負。因此的電壓也是上正下負。因此VD1處于通處于通態(tài)，態(tài)，VD2為斷態(tài)，電感為斷態(tài)，電感L的電流逐漸增長；的電流逐漸增長；S關斷后關斷后，電感，電感L通過通過VD2續(xù)流，續(xù)流，VD1關關斷。變壓器的勵磁電流經(jīng)斷。變壓器的勵磁電流經(jīng)N3繞組和繞組和VD3流回電源，所以流回電源，所以S關斷后承受的電壓為：關斷后承受的電壓為： 13(1)SdNuUN1）正激電

28、路）正激電路(Forward)的工作過程的工作過程BRBSBHO圖圖 3-24 3-24 磁心復位過程磁心復位過程2）變壓器的磁心復位）變壓器的磁心復位on13rsttNNt開關S開通后，變壓器的激磁電流由零開始，隨時間線性的增長，直到S關斷。為防止變壓器的激磁電感飽和，必須設法使激磁電流在S關斷后到下一次再開通的時間內(nèi)降回零零，這一過程稱為變壓器的磁心變壓器的磁心復位復位。復位電路：VD3和線圈W3。變壓器的磁心復位時間為(折算到復位電路) 3.2.1 正激電路正激電路激磁激磁退磁退磁S處于斷態(tài)的時間必須大于處于斷態(tài)的時間必須大于trst，使變壓器使變壓器磁芯可靠復位。磁芯可靠復位。didL

29、udtdt3） 輸出電壓輸出電壓oonon222111donoffUttNNNDUN ttN TN3.2.1 正激電路正激電路在輸出濾波在輸出濾波電感電流連續(xù)電感電流連續(xù)的情況下，利的情況下，利用用“電感電壓電感電壓uL在一個開關周期內(nèi)的平在一個開關周期內(nèi)的平均值為零均值為零”的原理，得的原理，得21()0doono offNUUtU tN電感電流斷續(xù)時電感電流斷續(xù)時，輸出電壓，輸出電壓Uo將隨負載電流減小而升高，在負載將隨負載電流減小而升高，在負載電流為零的極限情況下，電流為零的極限情況下，UoUdN2/N1。（uL=Uo的時間小于的時間小于toff）經(jīng)過與前面降壓型電路相似的推導過程經(jīng)過與

30、前面降壓型電路相似的推導過程，可得可得電感電流電感電流臨界連續(xù)臨界連續(xù)的條件的條件：12SDLRT輸入輸出電壓比可輸入輸出電壓比可看成是，將輸入電壓看成是，將輸入電壓Ud按電壓比折算至變壓器按電壓比折算至變壓器二次側(cè)后根據(jù)降壓型電路得到的。后面將要提到的半橋型、全橋二次側(cè)后根據(jù)降壓型電路得到的。后面將要提到的半橋型、全橋型和推挽型電路也是如此。型和推挽型電路也是如此。3.2.2 反激電路反激電路1）反激電路的工作過程：）反激電路的工作過程：圖圖 3-27 3-27 反激電路原理圖反激電路原理圖 S開通后，開通后，VD處于斷態(tài)，處于斷態(tài)，W1繞繞組的電流線性增長，電感儲能組的電流線性增長，電感儲

31、能增加；增加；S關斷后，關斷后，W1繞組的電流被切繞組的電流被切斷，變壓器中的磁場能量通過斷，變壓器中的磁場能量通過W2繞組和繞組和VD向輸出端釋放。向輸出端釋放。圖圖 3-28 3-28 反激電路電流連續(xù)時的工作波形反激電路電流連續(xù)時的工作波形 電流連續(xù)模式：根據(jù)磁心復位原則，S導通和關斷時的磁心磁通量的增加量和減小量應相等。即S通時， S斷時，電流斷續(xù)模式：S開通前，W2繞組中的電流已經(jīng)下降到零已經(jīng)下降到零。 此時輸出電壓高于上式的計算值，并隨負載減小而升高，在負載為零的極限情況下， ，因此反激電路不不應工作于應工作于負載開路狀態(tài)。oU2）反激電路的工作模式：oon221off11dUtN

32、NDUNtND圖 3-14 反激電路原理圖 3.2.2 反激電路反激電路1donUNt2ooffUNt反激型電路電感電反激型電路電感電流連續(xù)的臨界條件流連續(xù)的臨界條件為為：2(1)2SDLRT3.2.3 半橋電路半橋電路S1與與S2交替導通，使變壓器一次側(cè)形成幅交替導通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為值為Ui/2的交流電壓。改變開關的占空比，的交流電壓。改變開關的占空比，就可以改變二次側(cè)整流電壓就可以改變二次側(cè)整流電壓ud的平均值，的平均值，也就改變了輸出電壓也就改變了輸出電壓Uo。S1導通時，二極管導通時，二極管VD1處于通態(tài)，處于通態(tài)，S2導通時導通時，二極管，二極管VD2處于通態(tài)處于通態(tài);當兩

33、個開關都關斷時，變壓器繞組當兩個開關都關斷時，變壓器繞組N1中的中的電流為零，電流為零，VD1和和VD2都處于通態(tài)，各分擔都處于通態(tài)，各分擔一半的電流。（防止直通故障）一半的電流。（防止直通故障）S1或或S2導通時電感導通時電感L的電流逐漸上升，兩個的電流逐漸上升，兩個開關都關斷時，電感開關都關斷時，電感L的電流逐漸下降。的電流逐漸下降。S1和和S2斷態(tài)時承受的峰值電壓均為斷態(tài)時承受的峰值電壓均為Ui。1）半橋電路的半橋電路的工作過程圖 3-16 半橋電路原理圖 2）數(shù)量關系）數(shù)量關系由于電容的隔直作用，半橋電路對由于兩個開關導通時間不對稱而造成的變壓器一次側(cè)電壓的直流分量有自動平衡作用，因此

34、不容易發(fā)生變壓器的偏磁和直流磁飽和。當濾波電感當濾波電感L L的電流連續(xù)時：的電流連續(xù)時： 如果輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓如果輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓U U0 0將高于上式的計算值，并隨負載減將高于上式的計算值，并隨負載減小而升高，在負載為零的極限情況下，小而升高，在負載為零的極限情況下， oon21dUtNUN T2o12dUNUN圖圖 3-16 3-16 半橋電路原理圖半橋電路原理圖 3.2.3 半橋電路半橋電路全橋電路中，互為對角的兩個開關同時導通，同一側(cè)半橋上下兩開關交替導通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為Ui的交流電壓，改變占空比就可以改變輸出電壓。當S1與S4開通后，VD1和VD4

35、處于通態(tài)，電感L的電流逐漸上升；S2與S3開通后，二極管VD2和VD3處于通態(tài)，電感L的電流也上升。當4個開關都關斷時，4個二極管都處于通態(tài)，各分擔一半的電感電流，電感L的電流逐漸下降。S1和S2斷態(tài)時承受的峰值電壓均為Ui。1）全橋電路的工作過程3.2.4 全橋電路全橋電路3.2.4 全橋電路全橋電路l如果如果S1、S4與與S2、S3的導通時間不的導通時間不對稱，則交流電壓對稱，則交流電壓uT中將含有直流中將含有直流分量，會在變壓器一次側(cè)產(chǎn)生很大分量，會在變壓器一次側(cè)產(chǎn)生很大的直流的直流 分量，造成磁路飽和，因此分量，造成磁路飽和，因此全橋電路應注意避免電壓直流分量全橋電路應注意避免電壓直流

36、分量的產(chǎn)生，也可在一次側(cè)回路串聯(lián)一的產(chǎn)生，也可在一次側(cè)回路串聯(lián)一個電容，以阻斷直流電流。個電容，以阻斷直流電流。2）數(shù)量關系）數(shù)量關系濾波電感電流連續(xù)時：濾波電感電流連續(xù)時：輸出電感電流斷續(xù)時，輸出電壓輸出電感電流斷續(xù)時，輸出電壓Uo將高將高于上式的計算值，并隨負載減小而升高，于上式的計算值，并隨負載減小而升高，在負載為零的極限情況下：在負載為零的極限情況下： oon212dUtNUNT2o1dNUUN圖 3-18 全橋電路原理圖 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO3.2.5 推挽電路推挽電路1）推挽電路的）推挽電路的工作過

37、程工作過程2 2）數(shù)量關系）數(shù)量關系濾波電感濾波電感L L電流連續(xù)時：電流連續(xù)時：輸出電感電流不連續(xù)時，輸出電壓輸出電感電流不連續(xù)時，輸出電壓Uo將高于上式的計將高于上式的計算值，并隨負載減小而升高，在負載為零的極限情況算值，并隨負載減小而升高，在負載為零的極限情況下：下：oon212dUtNUNTi12oUNNU3.2.6 全波整流和全橋整流全波整流和全橋整流雙端電路中常用的整流電路形式為全雙端電路中常用的整流電路形式為全波整流電路和全橋整流電路。波整流電路和全橋整流電路。a a）全波整流電路）全波整流電路1）全波整流電路的特點）全波整流電路的特點優(yōu)點：電感優(yōu)點：電感L的電流回路中只有一個的電流回路中只有一個二極管壓降，損耗小，而且整流電二極管壓降，損耗小，而且整流電路中只需要路中只需要2個二極管，元件數(shù)較少。個二極管，元件數(shù)較少。缺點：二極管斷態(tài)時承受的反壓較缺點：二極管斷態(tài)時承受的反壓較高，對器件耐壓要求較高，而且變高，對器件耐壓要求較高，而且變壓器二次側(cè)繞組有中心抽頭，結(jié)構(gòu)壓器二次側(cè)繞組有中心抽頭，結(jié)構(gòu)較復雜。較復雜。適用場合：輸出電壓較低的情況下適用場合：輸出電壓較低的情況下（100V）。）。b b）全橋整流電路）全橋整流電路a a）全波整流電路）全波整流電路b b）全橋整流電路）全