第5章直流-直流變換電路課件

1、第第5章章 直流直流-直流變換電路直流變換電路 本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)直流斬波電路的基本結(jié)構(gòu)和分類；直流斬波電路的基本結(jié)構(gòu)和分類；單象限直流斬波器（降壓式、升壓式、升單象限直流斬波器（降壓式、升壓式、升-降壓式、降壓式、Cuk電路）的基本電路結(jié)構(gòu)、工作原理和波形；電路）的基本電路結(jié)構(gòu)、工作原理和波形；H橋式斬波電路的基本結(jié)構(gòu)和工作原理橋式斬波電路的基本結(jié)構(gòu)和工作原理變壓器隔離的斬波電路的基本結(jié)構(gòu)和工作原理變壓器隔離的斬波電路的基本結(jié)構(gòu)和工作原理5.1 直流斬波器直流斬波器一、概述一、概述將一種幅值的直流電壓變換成另一幅值固定或大小可調(diào)的直將一種幅值的直流電壓變換成另一幅值固定或大小可調(diào)的直流電壓的過

2、程稱為直流流電壓的過程稱為直流-直流電壓變換。它通過對(duì)電力電子直流電壓變換。它通過對(duì)電力電子器件的通斷控制，將直流電壓斷續(xù)地加到負(fù)載上，通過改變器件的通斷控制，將直流電壓斷續(xù)地加到負(fù)載上，通過改變占空比占空比D來改變輸出電壓的平均值。它是一種開關(guān)型來改變輸出電壓的平均值。它是一種開關(guān)型DC/DC變換電路，俗稱斬波器變換電路，俗稱斬波器(Chopper)。在直流斬波器中，因輸入電源為直流電，電流無自然過零點(diǎn)，在直流斬波器中，因輸入電源為直流電，電流無自然過零點(diǎn)，半控元件的關(guān)斷只能通過強(qiáng)迫換流措施來實(shí)現(xiàn)。造成線路的半控元件的關(guān)斷只能通過強(qiáng)迫換流措施來實(shí)現(xiàn)。造成線路的復(fù)雜化和成本的提高。因此，直流斬

3、波器多以具有自關(guān)斷能復(fù)雜化和成本的提高。因此，直流斬波器多以具有自關(guān)斷能力的全控型電力電子器件作為開關(guān)器件。力的全控型電力電子器件作為開關(guān)器件。二、直流斬波器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理二、直流斬波器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 下圖是直流斬波器的原理圖。圖中開關(guān)下圖是直流斬波器的原理圖。圖中開關(guān)S可以是各種全控型可以是各種全控型電力電子開關(guān)器件，輸入電源電壓電力電子開關(guān)器件，輸入電源電壓Us為固定的直流電壓。為固定的直流電壓。當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，直流電流經(jīng)過閉合時(shí)，直流電流經(jīng)過S給負(fù)載給負(fù)載RL供電；開關(guān)供電；開關(guān)S斷斷開時(shí)，直流電源供給負(fù)載開時(shí)，直流電源供給負(fù)載RL的電流被切斷，的電流被切斷，L的儲(chǔ)能經(jīng)

4、二極的儲(chǔ)能經(jīng)二極管管VD續(xù)流，負(fù)載續(xù)流，負(fù)載RL兩端的電壓接近于零。兩端的電壓接近于零。 圖圖5-1三、直流斬波器的分類三、直流斬波器的分類直流斬波器按照調(diào)制形式可分為直流斬波器按照調(diào)制形式可分為1）脈沖寬度調(diào)制）脈沖寬度調(diào)制(PWM)；2）脈沖頻率調(diào)制）脈沖頻率調(diào)制(PFM)；3）混合調(diào)制。）混合調(diào)制。按變換電路的功能分類有按變換電路的功能分類有1）降壓式直流）降壓式直流-直流變換直流變換(Buck Converter)；2）升）升壓式直流壓式直流-直流變換直流變換(Boost Converter)；3）升壓）升壓-降降壓復(fù)合型直流壓復(fù)合型直流-直流變換直流變換(Boost-Buck Con

5、verter)；4）庫克直流庫克直流-直流變換（直流變換（Cuk Converter）。）。按輸入直流電源和負(fù)載交換能量的形式又可分為按輸入直流電源和負(fù)載交換能量的形式又可分為1）單象限直流斬波器；）單象限直流斬波器；2）二象限直流斬波器。）二象限直流斬波器。onontTtLLTLdtudtudtu000onontTtCCTCdtidtidti000四、直流斬波器中電感、電容的基本特性四、直流斬波器中電感、電容的基本特性1 1、電感電壓的伏秒平衡特性、電感電壓的伏秒平衡特性穩(wěn)態(tài)條件下，變換器中的電感電壓必然周期性重復(fù)，由于每穩(wěn)態(tài)條件下，變換器中的電感電壓必然周期性重復(fù)，由于每個(gè)開關(guān)周期中電感的

6、儲(chǔ)能為零，并且電感電流保持恒定，因此個(gè)開關(guān)周期中電感的儲(chǔ)能為零，并且電感電流保持恒定，因此，每個(gè)開關(guān)周期中電感電壓，每個(gè)開關(guān)周期中電感電壓2 2、電容電流的安秒平衡特性、電容電流的安秒平衡特性穩(wěn)態(tài)條件下，開關(guān)變換器中的電容電流必然周期性重復(fù)，穩(wěn)態(tài)條件下，開關(guān)變換器中的電容電流必然周期性重復(fù)，每個(gè)開關(guān)周期中電容的儲(chǔ)能為零，并且電容電壓保持恒定，每個(gè)開關(guān)周期中電容的儲(chǔ)能為零，并且電容電壓保持恒定，因此，每個(gè)開關(guān)周期中電容電流因此，每個(gè)開關(guān)周期中電容電流5.2 單管非隔離直流斬波器單管非隔離直流斬波器5.2.1、降壓式直流斬波電路、降壓式直流斬波電路1 1、電路的結(jié)構(gòu)、電路的結(jié)構(gòu)電路中的電路中的VT

7、采用采用IGBT；VD起續(xù)流作用，在起續(xù)流作用，在VT關(guān)斷時(shí)為關(guān)斷時(shí)為電感電感L儲(chǔ)能提供續(xù)流通路；儲(chǔ)能提供續(xù)流通路；L為能量傳遞電感，為能量傳遞電感，C為濾波電為濾波電容，容，R為負(fù)載；為負(fù)載；Us為輸入直流電壓，為輸入直流電壓，U0為輸出直流電壓。為輸出直流電壓。 圖圖5-22、工作原理、工作原理 1）在控制開關(guān)）在控制開關(guān)VT導(dǎo)通導(dǎo)通ton期間，二極管期間，二極管VD反偏，反偏，則電源則電源Us通過通過L向負(fù)載供電，此間向負(fù)載供電，此間iL增加，電感增加，電感L的儲(chǔ)能也增加，在電感端有一個(gè)正向電壓的儲(chǔ)能也增加，在電感端有一個(gè)正向電壓uL=Us-uo，左邊正右邊負(fù)。這個(gè)電壓引起電感電流左邊正

8、右邊負(fù)。這個(gè)電壓引起電感電流iL線線性增加；如上圖性增加；如上圖(a)所示。所示。2、工作原理、工作原理 2）在開關(guān)管）在開關(guān)管VT關(guān)斷時(shí)，電感中儲(chǔ)存的電能產(chǎn)生感關(guān)斷時(shí)，電感中儲(chǔ)存的電能產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，使二極管導(dǎo)通，故電流應(yīng)電勢(shì)，使二極管導(dǎo)通，故電流iL經(jīng)二極管經(jīng)二極管VD續(xù)續(xù)流，流，uL=-uo（原方向設(shè)為正），電感（原方向設(shè)為正），電感L向負(fù)載供電，向負(fù)載供電，電感電感L的儲(chǔ)能逐步消耗在的儲(chǔ)能逐步消耗在R上，電流上，電流iL下降。如上圖下降。如上圖(b)所示。所示。圖5-4 連續(xù)和斷續(xù)兩種工作模式波形圖 3、基本數(shù)量關(guān)系、基本數(shù)量關(guān)系根據(jù)電感電壓的伏秒平衡特性根據(jù)電感電壓的伏秒平衡特性 設(shè)輸

9、出電壓平均值為設(shè)輸出電壓平均值為U0，則在穩(wěn)態(tài)時(shí)，上式可以表達(dá)為：，則在穩(wěn)態(tài)時(shí)，上式可以表達(dá)為： 即即 式中式中D為導(dǎo)通占空比；為導(dǎo)通占空比；ton為為VT的導(dǎo)通時(shí)間；的導(dǎo)通時(shí)間；T為開關(guān)周期。為開關(guān)周期。通常通常tonT，所以該電路是一種降壓直流變換電路。當(dāng)輸入，所以該電路是一種降壓直流變換電路。當(dāng)輸入電壓電壓E不變時(shí)，輸出電壓不變時(shí)，輸出電壓Uo隨占空比隨占空比D的線性變化而線性改的線性變化而線性改變，而與電路其他參數(shù)無關(guān)。變，而與電路其他參數(shù)無關(guān)。TTtLtLLonondtudtudtu 0 0 0EDETtUon 0)()(on0on0tTUtUUS5.2.2 升壓式直流斬波電路升壓式

10、直流斬波電路1、電路的結(jié)構(gòu)、電路的結(jié)構(gòu)斬波開關(guān)斬波開關(guān)VT與負(fù)載并聯(lián)連接，儲(chǔ)能電感與負(fù)載呈串聯(lián)連接與負(fù)載并聯(lián)連接，儲(chǔ)能電感與負(fù)載呈串聯(lián)連接 圖圖5-52、工作原理、工作原理 1）VT導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)，Us向串在回路中的電感向串在回路中的電感L充電，電充電，電感電壓左正右負(fù)；而負(fù)載電壓上正下負(fù)，此時(shí)二極感電壓左正右負(fù)；而負(fù)載電壓上正下負(fù)，此時(shí)二極管管VD被反偏截止。由于電感被反偏截止。由于電感L的恒流作用，此充電的恒流作用，此充電電流為恒值電流為恒值IL。又。又VD截止時(shí)截止時(shí)C向負(fù)載向負(fù)載R放電，由于放電，由于C已經(jīng)被充電且已經(jīng)被充電且C容量很大，所以負(fù)載電壓保持為一容量很大，所以負(fù)載電壓保持為

11、一恒值，記為恒值，記為U0。設(shè)。設(shè)VT的導(dǎo)通時(shí)間為的導(dǎo)通時(shí)間為ton，在此階段，在此階段電源電源Us全部加在電感全部加在電感L上，則上，則Us=uL ；2、工作原理、工作原理 2）在）在VT關(guān)斷時(shí)，儲(chǔ)能電感關(guān)斷時(shí)，儲(chǔ)能電感L兩端電勢(shì)極性變成左兩端電勢(shì)極性變成左負(fù)右正，負(fù)右正，VD轉(zhuǎn)為正偏，電感轉(zhuǎn)為正偏，電感L與電源與電源Us疊加共同向疊加共同向電容電容C充電，向負(fù)載充電，向負(fù)載R供能。如果供能。如果VT的關(guān)斷時(shí)間為的關(guān)斷時(shí)間為toff，則此時(shí)間內(nèi)電感電壓為，則此時(shí)間內(nèi)電感電壓為 。)(oSUU 圖5-7 Boost變換器工作波形3、基本數(shù)量關(guān)系、基本數(shù)量關(guān)系根據(jù)電感電壓的伏秒平衡特性根據(jù)電感電

12、壓的伏秒平衡特性 設(shè)輸出電壓平均值為設(shè)輸出電壓平均值為U0，則在穩(wěn)態(tài)時(shí)，上式可以表，則在穩(wěn)態(tài)時(shí)，上式可以表達(dá)為：達(dá)為： 即即 由斬波電路的工作原理可看出，周期由斬波電路的工作原理可看出，周期T toff，或，或T / toff1，故負(fù)載上的輸出電壓，故負(fù)載上的輸出電壓U0高于電路輸入電壓高于電路輸入電壓Us，該變換電路稱為升壓式斬波電路。該變換電路稱為升壓式斬波電路。TTtLtLLonondtudtudtu 0 0 00)(offotUUtUsonsssUtTUtttUoffoffoffon05.2.3 升降壓式直流斬波電路升降壓式直流斬波電路1、電路的結(jié)構(gòu)、電路的結(jié)構(gòu)該電路的結(jié)構(gòu)是儲(chǔ)能電感該

13、電路的結(jié)構(gòu)是儲(chǔ)能電感L與負(fù)載與負(fù)載R并聯(lián)，續(xù)流二并聯(lián)，續(xù)流二極管極管VD反向串接在儲(chǔ)能電感與負(fù)載之間。反向串接在儲(chǔ)能電感與負(fù)載之間。 圖圖5-82、工作原理、工作原理 1）當(dāng)開關(guān)）當(dāng)開關(guān)VT導(dǎo)通時(shí)，電源導(dǎo)通時(shí)，電源Us經(jīng)經(jīng)VT給電感給電感L充電充電儲(chǔ)能，電感電壓上正下負(fù)，此時(shí)儲(chǔ)能，電感電壓上正下負(fù)，此時(shí)VD被負(fù)載電壓被負(fù)載電壓（下正上負(fù)）和電感電壓反偏，流過（下正上負(fù)）和電感電壓反偏，流過VT的電流為的電流為iT（=iL），方向如上圖），方向如上圖a所示。由于此時(shí)所示。由于此時(shí)VD反偏截反偏截止，電容止，電容C向負(fù)載向負(fù)載R供能并維持輸出電壓基本恒定，供能并維持輸出電壓基本恒定，負(fù)載負(fù)載R及電

14、容及電容C上的電壓極性為上負(fù)下正，與電源上的電壓極性為上負(fù)下正，與電源極性相反；此階段極性相反；此階段sLUu 2、工作原理、工作原理 2）當(dāng)開關(guān)）當(dāng)開關(guān)VT關(guān)斷時(shí)，電感關(guān)斷時(shí)，電感L電壓極性變反（上負(fù)電壓極性變反（上負(fù)下正），下正），VD正偏導(dǎo)通，電感正偏導(dǎo)通，電感L中的儲(chǔ)能通過中的儲(chǔ)能通過VD向向負(fù)載負(fù)載R和電容和電容C釋放，放電電流為釋放，放電電流為iL，電容，電容C被充電被充電儲(chǔ)能，負(fù)載儲(chǔ)能，負(fù)載R也得到電感也得到電感L提供的能量。提供的能量。0UuL圖5-10 Buck-Boost變換器工作波形3、基本數(shù)量關(guān)系、基本數(shù)量關(guān)系根據(jù)電感電壓的伏秒平衡特性有根據(jù)電感電壓的伏秒平衡特性有在開

15、關(guān)在開關(guān)VT導(dǎo)通期間，有導(dǎo)通期間，有uL=Us；而在；而在VT截止期間，截止期間，uL= -u0。于是有于是有Uston=U0 toff 輸出電壓表達(dá)式可寫成輸出電壓表達(dá)式可寫成改變改變D輸出電壓既可高于輸入電壓，也可低于輸入電壓。輸出電壓既可高于輸入電壓，也可低于輸入電壓。當(dāng)當(dāng) 時(shí)，斬波器輸出電壓低于輸入電壓，此時(shí)為時(shí)，斬波器輸出電壓低于輸入電壓，此時(shí)為降壓變換；降壓變換；當(dāng)當(dāng) 時(shí)，斬波器輸出電壓高于輸入電壓，此時(shí)為時(shí)，斬波器輸出電壓高于輸入電壓，此時(shí)為升壓變換升壓變換。2/10 D12/1 DsssUDDUtTtUttU1ononoffon0TTttdtudtudtu 0 on Lon 0

16、 LL05.2.4 Cuk直流斬波電路直流斬波電路1、電路的特點(diǎn)、電路的特點(diǎn)Cuk斬波電路是升降壓式斬波電路的改進(jìn)電路，其原理圖斬波電路是升降壓式斬波電路的改進(jìn)電路，其原理圖及等效電路如下所示。優(yōu)點(diǎn)是直流輸入電流和負(fù)載輸出電及等效電路如下所示。優(yōu)點(diǎn)是直流輸入電流和負(fù)載輸出電流連續(xù)，脈動(dòng)成分較小。流連續(xù)，脈動(dòng)成分較小。 圖圖5-112 2、工作原理、工作原理 1）當(dāng)控制開關(guān)）當(dāng)控制開關(guān)VT導(dǎo)通時(shí)，電源導(dǎo)通時(shí)，電源Us經(jīng)經(jīng)L1VT回路給回路給L1充電儲(chǔ)充電儲(chǔ)能，能，C通過通過CL2RVT回路向負(fù)載回路向負(fù)載R輸出電壓，負(fù)載電壓輸出電壓，負(fù)載電壓極性為下正上負(fù)。極性為下正上負(fù)。2）當(dāng)控制開關(guān)）當(dāng)控制

17、開關(guān)VT截止時(shí)，電源截止時(shí)，電源Us通過通過L1CVD回路向電回路向電容容C充電，極性為左正右負(fù)；充電，極性為左正右負(fù)；L2通過通過L2VDRL2回路向回路向負(fù)載負(fù)載R輸出電壓，電壓的極性為下正上負(fù)，與電源電壓相反。輸出電壓，電壓的極性為下正上負(fù)，與電源電壓相反。EDDEtTtEttU1ononoffon0輸出可寫成輸出可寫成 5.2.5 H橋式直流斬波電路橋式直流斬波電路1 1、電路的特點(diǎn)、電路的特點(diǎn) 全橋斬波電路有兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由兩個(gè)斬波控制開全橋斬波電路有兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由兩個(gè)斬波控制開關(guān)關(guān)VT及與它們反并聯(lián)的二極管組成。優(yōu)點(diǎn)是變換器可以在及與它們反并聯(lián)的二極管組成。優(yōu)點(diǎn)是變換器可

18、以在四象限運(yùn)行四象限運(yùn)行 。 圖圖5-14 2、工作原理、工作原理 如果變換器同一橋臂的兩個(gè)開關(guān)管如果變換器同一橋臂的兩個(gè)開關(guān)管VT在任一時(shí)刻都不同在任一時(shí)刻都不同時(shí)處于斷開狀態(tài)，則輸出電壓時(shí)處于斷開狀態(tài)，則輸出電壓uo完全由開關(guān)管的狀態(tài)決定。完全由開關(guān)管的狀態(tài)決定。以負(fù)直流母線以負(fù)直流母線N為參考點(diǎn)，為參考點(diǎn)，U點(diǎn)的電壓點(diǎn)的電壓uUN由如下的開關(guān)狀態(tài)由如下的開關(guān)狀態(tài)決定：當(dāng)決定：當(dāng)VT1導(dǎo)通時(shí)，正的負(fù)載電流導(dǎo)通時(shí)，正的負(fù)載電流io將流過將流過VT1；或當(dāng)；或當(dāng)VD1導(dǎo)通時(shí)，負(fù)的負(fù)載電流導(dǎo)通時(shí)，負(fù)的負(fù)載電流io將流過將流過VD1，則，則U點(diǎn)的電壓為：點(diǎn)的電壓為：uUN=Us 類似地，當(dāng)類似地，

19、當(dāng)VT2導(dǎo)通時(shí)，負(fù)的負(fù)載電流導(dǎo)通時(shí)，負(fù)的負(fù)載電流io將流入將流入VT2；或當(dāng)或當(dāng)VD2導(dǎo)通時(shí)，正的負(fù)載電流導(dǎo)通時(shí)，正的負(fù)載電流io將流過將流過VD2，則，則U點(diǎn)的電點(diǎn)的電壓為：壓為：uUN=0綜上所述，綜上所述，uUN僅取決于橋臂僅取決于橋臂U是上半部分導(dǎo)通還是下半部分是上半部分導(dǎo)通還是下半部分導(dǎo)通，而與負(fù)載電流導(dǎo)通，而與負(fù)載電流io的方向無關(guān)，因此的方向無關(guān)，因此UUN為：為： 式中，式中，ton和和toff分別是分別是VT1的導(dǎo)通和斷開時(shí)間，的導(dǎo)通和斷開時(shí)間，DVT1是開關(guān)管是開關(guān)管VT1的占空比。由此可知，的占空比。由此可知，UUN僅取決于輸入電壓僅取決于輸入電壓E和和VT1的占的占空比

20、空比DVT1。類似地，。類似地， 因此，輸出電壓因此，輸出電壓Uo(=UUN-UVN)也與變換器的輸入電壓也與變換器的輸入電壓Us、開、開關(guān)占空比關(guān)占空比DVT1和和DVT3有關(guān)，而與負(fù)載電流有關(guān)，而與負(fù)載電流io的大小和方向無關(guān)的大小和方向無關(guān)如果變換器同一橋臂的兩個(gè)開關(guān)管同時(shí)處于斷開的狀態(tài)，則如果變換器同一橋臂的兩個(gè)開關(guān)管同時(shí)處于斷開的狀態(tài)，則輸出電壓輸出電壓uo由輸出電流由輸出電流io的方向決定。這將引起輸出電壓平均的方向決定。這將引起輸出電壓平均值和控制電壓之間的非線性關(guān)系，所以應(yīng)該避免兩個(gè)開關(guān)管同值和控制電壓之間的非線性關(guān)系，所以應(yīng)該避免兩個(gè)開關(guān)管同時(shí)處于斷開的情況發(fā)生。時(shí)處于斷開的

21、情況發(fā)生。VT1offonUN0DUTttUUssVT3VNDUUs 3、全橋式變換器有兩種、全橋式變換器有兩種PWM的控制方式：的控制方式： 1）雙極性）雙極性PWM控制方式控制方式 在該控制方式下，圖中的（在該控制方式下，圖中的（VT1、VT4）和）和(VT2、VT3)被當(dāng)作兩對(duì)開關(guān)管，每對(duì)開關(guān)管都是同時(shí)導(dǎo)通或斷開的。被當(dāng)作兩對(duì)開關(guān)管，每對(duì)開關(guān)管都是同時(shí)導(dǎo)通或斷開的。 2）單極性）單極性PWM控制方式控制方式 在該控制方式下，每個(gè)橋臂的開關(guān)管是單獨(dú)控制的。在該控制方式下，每個(gè)橋臂的開關(guān)管是單獨(dú)控制的。 全橋式直流全橋式直流-直流變換器的輸出電流即使在負(fù)載較小的直流變換器的輸出電流即使在負(fù)載

22、較小的時(shí)候，也沒有電流斷續(xù)現(xiàn)象。時(shí)候，也沒有電流斷續(xù)現(xiàn)象。5.3 變壓器隔離的直流變壓器隔離的直流-直流變換器直流變換器 許多場(chǎng)合要求輸入輸出間實(shí)現(xiàn)電隔離，在基本的許多場(chǎng)合要求輸入輸出間實(shí)現(xiàn)電隔離，在基本的非隔離非隔離DC-DC變換器中加入變壓器，就可派生出帶隔變換器中加入變壓器，就可派生出帶隔離變壓器的離變壓器的DC-DC變換器。在這類變換器中，變壓器變換器。在這類變換器中，變壓器的作用主要是隔離，一定情況下也能起到變壓的作用。的作用主要是隔離，一定情況下也能起到變壓的作用。應(yīng)用在應(yīng)用在DC-DC變換器中的變壓器是高頻變壓器，工作變換器中的變壓器是高頻變壓器，工作原理與其他類型的變壓器不同，

23、鐵芯必須加氣隙。原理與其他類型的變壓器不同，鐵芯必須加氣隙。 由于變壓器可插在基本變換電路中的不同位置，由于變壓器可插在基本變換電路中的不同位置，從而可得到多種形式的變壓器隔離的變換器主電路。從而可得到多種形式的變壓器隔離的變換器主電路。下面介紹常見的單端正激變換器，反激變換器，半橋下面介紹常見的單端正激變換器，反激變換器，半橋及全橋式降壓變換器等及全橋式降壓變換器等 5.3.1 單端正激變換器單端正激變換器1、電路結(jié)構(gòu) 單端正激變換器由Buck變換器派生而來。下圖(a)為Buck變換器的原理圖，在虛線的位置插入一個(gè)隔離變壓器，即可得到圖 (b)的單端正激變換器。圖5-15 單端正激變換器結(jié)構(gòu)

24、2、工作原理、工作原理 1）開關(guān)管）開關(guān)管VT導(dǎo)通時(shí)，工作狀態(tài)如圖導(dǎo)通時(shí)，工作狀態(tài)如圖5-16(a)所示，根據(jù)圖所示，根據(jù)圖中的同名端表示，可以知道變壓器副邊也流過電流，中的同名端表示，可以知道變壓器副邊也流過電流，VD1導(dǎo)導(dǎo)通，通，VD2截止，電感電壓為左正右負(fù)，變壓器副邊的電流線截止，電感電壓為左正右負(fù)，變壓器副邊的電流線性上升，電源能量經(jīng)變壓器傳遞到負(fù)載側(cè)。在開關(guān)管性上升，電源能量經(jīng)變壓器傳遞到負(fù)載側(cè)。在開關(guān)管VT導(dǎo)通導(dǎo)通期間，電感電壓期間，電感電壓 012LUUNNus圖圖5-16(a)2、工作原理、工作原理 2）開關(guān)管）開關(guān)管VT截止時(shí)，工作狀態(tài)如圖截止時(shí)，工作狀態(tài)如圖5-16(b)

25、所示，所示，變壓器副邊沒有電流流過，負(fù)載電流經(jīng)反并聯(lián)二極變壓器副邊沒有電流流過，負(fù)載電流經(jīng)反并聯(lián)二極管管VD2續(xù)流。在開關(guān)管續(xù)流。在開關(guān)管VT斷開期間，電感電壓為負(fù)，斷開期間，電感電壓為負(fù)，電流線性下降。電感電壓電流線性下降。電感電壓0LUu圖圖5-16(b)0)()(0012offonstUtUUNNssonUDNNUTtNNU12120)(在穩(wěn)態(tài)時(shí)，電感電壓符合伏秒平衡特性，在一個(gè)周期內(nèi)積分為零。因此由上式可見，單端正激變換器電壓增益與開關(guān)導(dǎo)通占空比由上式可見，單端正激變換器電壓增益與開關(guān)導(dǎo)通占空比成正比，這與成正比，這與BuckBuck變換器類似，不同的是比后者多了一個(gè)變變換器類似，不同

26、的是比后者多了一個(gè)變壓器的變比。正激變換器是具有隔離變壓器的降壓變換器，壓器的變比。正激變換器是具有隔離變壓器的降壓變換器，因而具有降壓變換器的一些特性。因而具有降壓變換器的一些特性。得5.3.2 單端反激變換器1 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)反激變換器電路如圖5-17所示。與升-降壓變換器相比較，反激變換器用變壓器代替了升-降壓變換器中的儲(chǔ)能電感。這里的變壓器除了起輸入輸出電隔離作用外，還起儲(chǔ)能電感的作用。 圖5-17 單端反激變換器電路原理圖2、工作原理、工作原理 1）當(dāng)開關(guān)管）當(dāng)開關(guān)管VT導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)，VD1承受反壓，此時(shí)變承受反壓，此時(shí)變壓器副邊相當(dāng)于開路，原邊相當(dāng)于一個(gè)電感。電源壓器副邊

27、相當(dāng)于開路，原邊相當(dāng)于一個(gè)電感。電源US向變壓器原邊輸送能量，并以磁場(chǎng)形式存儲(chǔ)起來。向變壓器原邊輸送能量，并以磁場(chǎng)形式存儲(chǔ)起來。 2）當(dāng)開關(guān)管）當(dāng)開關(guān)管VT截止時(shí)，線圈中磁場(chǎng)儲(chǔ)能不能突截止時(shí)，線圈中磁場(chǎng)儲(chǔ)能不能突變，將會(huì)在變壓器副邊產(chǎn)生上正下負(fù)的感應(yīng)電勢(shì)，變，將會(huì)在變壓器副邊產(chǎn)生上正下負(fù)的感應(yīng)電勢(shì)，該感應(yīng)電勢(shì)使該感應(yīng)電勢(shì)使VD1承受正向電壓而導(dǎo)通，從而磁場(chǎng)承受正向電壓而導(dǎo)通，從而磁場(chǎng)儲(chǔ)能轉(zhuǎn)移到負(fù)載上。儲(chǔ)能轉(zhuǎn)移到負(fù)載上。 反激變換器電路簡單，在小功率場(chǎng)合應(yīng)用廣泛。反激變換器電路簡單，在小功率場(chǎng)合應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是磁芯磁場(chǎng)直流成分大，為防止磁芯飽和，磁缺點(diǎn)是磁芯磁場(chǎng)直流成分大，為防止磁芯飽和，磁芯磁

28、路氣隙較大，磁芯體積較大。芯磁路氣隙較大，磁芯體積較大。5.3.3 半橋式隔離的降壓變換器半橋式隔離的降壓變換器 在正激、反激變換器中，變壓器原邊通過的是單向脈動(dòng)在正激、反激變換器中，變壓器原邊通過的是單向脈動(dòng)電流，磁場(chǎng)易飽和。半橋和全橋式隔離變換器可克服此缺點(diǎn)。電流，磁場(chǎng)易飽和。半橋和全橋式隔離變換器可克服此缺點(diǎn)。 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu) 半橋式隔離的降壓變換器如圖半橋式隔離的降壓變換器如圖5-19所示，所示，C1、C2為濾波為濾波電容，電容，VD1、VD2為為VT1、VT2的續(xù)流二極管，的續(xù)流二極管，VD3、VD4為為整流二極管，整流二極管，LC為輸出濾波電路。為輸出濾波電路。圖5-19 半橋式降壓變換器2、工作原理、工