第3章直流变换电路技巧.ppt

第3章 直流变换电路 ; 第3章 直流变换电路·引言 ;第3章 直流变换电路·引言;3.1 直流变换电路的工作原理;3.2 降压变换电路;3.2 降压变换电路;3.2 降压变换电路;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。;3.2 降压变换电路; 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;3.3 升压变换电路;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＞Iok时，电感电流连续。 当实际负载电流Io = Iok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＜Iok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。;3.3 升压变换电路;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： 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： 变换器的可能运行情况： 实际负载电流Io＞Ick时，电感电流连续。 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)。 实际负载电流Io＜Ick时，电感电流断流。;3.5 库克变换电路;3.5 库克变换电路;3.5 库克变换电路;3.5 库克变换电路;1） Cuk变换电路也有电流连续和断流两种工作情况，但这里不是指电感电流的断流，而是指流过二极管D的电流连续或断流。 2）工作情况 电流连续：在开关管T的关断时间内，二极管电 流总是大于零。 电流断流：在开关管T的关断时间内，二极管电 流在一段时间内为零。 临界连续：二极管电流经toff后，在下个开关周 期TS的开通时刻二极管电流正好降 为零。;3.6 带隔离变压器的直流变换器; 1）单端变换器：变换器只需一个开关管，变换器中变压器的磁通只在单方向变化； 2）正激变换器：开关管导通时电源将能量直接传送至负载； 3）反激变换器：开关管导通时电源将电能转为磁能储存在电感中，当开关管阻断时再将磁能变为电能传送到负载；;3.6 带隔离变压器的直流变换器;3.6 带隔离变压器的直流变换器;3.6 带隔离变压器的直流变换器;3.6.4 半桥式变换器 ;3.6 带隔离变压器的直流变换器