《電力電子技術(shù)》Buck降壓斬波電路

1、3.2 降壓變換電路降壓變換電路圖3.2.1降壓變換電路3.2 降壓變換電路一.電路組成：dULuVDLCRouDiLiVTdiDuCiOiCu1.Ud為直流電壓源；1.降壓變換電路是一種輸出電壓的平均值低于輸入直流電壓的變換電路。2.VT是電力電子器件 （目前都用全控型器件）；3.VD為續(xù)流二極管； 4.L為濾波電感；5.C是濾波電容；6.R為負(fù)載2.應(yīng)用：開關(guān)電源及直流電動機(jī)驅(qū)動，如：UPS，手機(jī)、筆記本等便攜式設(shè)備的直流電源，無軌電車、地鐵列車、電動汽車的無級變速控制等。新課：導(dǎo)入：二.工作原理：依據(jù)電路參數(shù)的不同，本電路可以工作在電感電流連續(xù)狀態(tài)、電感電流臨界連續(xù)狀態(tài)及電感電流斷續(xù)狀態(tài)

2、；下面以電感電流連續(xù)時(shí)為例。1.VT導(dǎo)通時(shí)：oLduuUodLuUu忽略輸出電壓的紋波：odLUUuLudULCRouLdii降壓變換電路VT導(dǎo)通時(shí)等效電路CiCuOidULuVDLCRouDiLiVTdiDuCiOiCu降壓變換電路oUuoUO為輸出電壓的平均值oCuuLdiioCLiii線性增長為定值，LodLiLUUdtdi0dDUUtLUUodLi降壓變換電路dULuVDLCRouDiLiVTdiDuCiOiCuLuLiDutSTontodUUDTdU00OdUU -0LI1I2Itt*波形如圖所示dDUUodLUUutLUUodLi二.工作原理：oiCiCOu,utSTontOU00

3、OI0OII-1OII2tt*波形如圖所示(續(xù)上一頁)OLi iiCRouiO二.工作原理：二.工作原理：2.VT斷開時(shí)：oLuu0oLuu忽略輸出電壓的紋波：oLUuoUuooCuu0dioCLiii線性衰減的為定值，LoLiLUdtdi0-0DUtLUo-iL電源脫離電路，電感釋放已經(jīng)儲存了能量，向負(fù)載供電，iL經(jīng)VD續(xù)流。VD導(dǎo)通，LuVDLCRouDiLiDuCiOiCu 降壓變換電路VT斷開時(shí)等效電路降壓變換電路dULuVDLCRouDiLiVTdiDuCiOiCu等效電路如圖dU0OdUU -LI1I2It00LuLiDutSTontodUUSDTt*波形如圖所示offtOU-oU

4、0DUoLUutLUoLi二.工作原理：oiCiCOu,utSTontOU00OI0OII-1OII2tt*波形如圖所示(續(xù)上一頁)OLi iiCRouiOofft二.工作原理：dU0OdUU -LI1I2It00LuLiDutSTontodUUSDTt3.在穩(wěn)定條件下，VT周期性導(dǎo)通、關(guān)斷，則電壓、電流波形周期性重復(fù)， 如圖所示。offtOU-oU二.工作原理：oiCiCOu,utSTontOU00OI0OII-1OII2tt3.在穩(wěn)定條件下，VT周期性導(dǎo)通、關(guān)斷，則電壓、電流波形周期性重復(fù)， 如圖所示。 (續(xù)上一頁)offt二.工作原理：OdUU -t0LuSTontodUUSDTUO只與

5、D有關(guān)。在D的變化范圍內(nèi)，改變D值就可以改變輸出電壓平均值的大小，即Uo只與D有關(guān)。offtOU-oU三.數(shù)量關(guān)系：offoonodtUtUU)(offonSttTdddSonOUDUUTtU1.在穩(wěn)定條件下，一個(gè)周期內(nèi)電感電流平均增量為零的現(xiàn)象稱為電感伏秒平衡。i=0，從而=0，則有電感 伏秒平衡方程：三.數(shù)量關(guān)系：2.忽略所有元件的損耗，則輸入功率等于輸出功率，即：doPPddOoIUIU或因此，輸入電流平均值Id與負(fù)載電流平均值Io的關(guān)系為：ddOdOIDIUUI1LI1I2I0LiSTonttofftLI三.數(shù)量關(guān)系：3.流過電感電流的峰 - 峰值 IL：fLDDUIdL)1 ( 12

6、IIILLI1I2I0LiSTonttofft三.數(shù)量關(guān)系：4.維持電感電流臨界連續(xù)的電感值LO：)1 (2DIDTULOKSdO電感電流臨界時(shí)的波形如右圖所示，此時(shí)I1=0LI2I0LiSTonttofft 5）電感電流臨界時(shí)負(fù)載電流平均值IOK:)1 (2DLDTUIOSdOK結(jié)論：結(jié)論：臨界負(fù)載電流IOK是保證電感電流連續(xù)的最小值與輸入電壓Ud、電感L、開關(guān)頻率f及占空比D有關(guān)；開關(guān)頻率f越高、電感L越大、IOK越小，越容易實(shí)現(xiàn)電感電流連續(xù)工作模式。實(shí)際負(fù)載電流IOIOK時(shí)，電感電流連續(xù)；IO=IOK時(shí)，電感電流臨界連續(xù)；IOIOK時(shí)，電感電流斷續(xù)。 LI1I2I0LiSTonttofftLI三.數(shù)量關(guān)系：5.電感電流連續(xù)時(shí)輸出電壓紋波UO/UO：CQUO假設(shè)電感電流iL中所有紋波分量都通過電容，直流分量都通過電阻。圖中陰影部分面積表示TS/2時(shí)間內(nèi)電容充電或放電的電荷。82221LSLSITITQ結(jié)論： 選擇合適的LC值可以紋波電壓的大小。 紋波電壓的大小與負(fù)載無關(guān)。鞏固練習(xí) 數(shù)量關(guān)系計(jì)算：1.有一開關(guān)頻率100kHz的降壓斬波電路，輸入電壓為20V，占空比0.8，輸出電流4A連續(xù)，要求輸出紋波電壓小于10mV，求：1）維持電感電流臨界連續(xù)的電感值LO； 2）濾波電容C的最小值。鞏固練習(xí) 數(shù)量關(guān)系計(jì)算：2.有一開關(guān)頻率50kHz