電力電子技術(shù)第五版(王兆安)課件-5DC-DC變換

第5章直流直流變流電路

5.1基本斬波電路

5.2復(fù)合斬波電路和多相多重斬波電路

5.3帶隔離的直流直流變流電路

本章小結(jié)第5章直流直流變流電路12/44引言直流-直流變流電路（DC/DCConverter）包括直接直流變流電路和間接直流變流電路。

■直接直流變流電路◆也稱斬波電路（DCChopper）。

◆功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電。

◆一般是指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟?，這種情況下輸入與輸出之間不隔離。

■間接直流變流電路

◆在直流變流電路中增加了交流環(huán)節(jié)?！粼诮涣鳝h(huán)節(jié)中通常采用變壓器實現(xiàn)輸入輸出間的隔離，因此也稱為直—交—直電路。

2/44引言直流-直流變流電路（DC/DCCon23/445.1基本斬波電路

5.1.1降壓斬波電路

5.1.2升壓斬波電路

5.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路

5.1.4Sepic斬波電路和Zeta斬波電路3/445.1基本斬波電路34/445.1.1降壓斬波電路圖5-1降壓斬波電路的原理圖及波形a）電路圖b）電流連續(xù)時的波形c）電流斷續(xù)時的波形

■降壓斬波電路（BuckChopper）

◆電路分析

?使用一個全控型器件V，若采用晶閘管，需設(shè)置使晶閘管關(guān)斷的輔助電路。

?設(shè)置了續(xù)流二極管VD，在V關(guān)斷時給負載中電感電流提供通道。?主要用于電子電路的供電電源，也可拖動直流電動機或帶蓄電池負載等。

◆工作原理

?t=0時刻驅(qū)動V導(dǎo)通，電源E向負載供電，負載電壓uo=E，負載電流io按指數(shù)曲線上升。

?

t=t1時控制V關(guān)斷，二極管VD續(xù)流，負載電壓uo近似為零，負載電流呈指數(shù)曲線下降，通常串接較大電感L使負載電流連續(xù)且脈動小。4/445.1.1降壓斬波電路圖5-1降壓斬波電路的原45/445.1.1降壓斬波電路◆基本的數(shù)量關(guān)系

?電流連續(xù)時

√負載電壓的平均值為√負載電流平均值為式中，ton為V處于通態(tài)的時間，toff為V處于斷態(tài)的時間，T為開關(guān)周期，為導(dǎo)通占空比，簡稱占空比或?qū)ū取?電流斷續(xù)時，負載電壓uo平均值會被抬高，一般不希望出現(xiàn)電流斷續(xù)的情況?！魯夭娐酚腥N控制方式

?脈沖寬度調(diào)制（PWM）：T不變，改變ton。

?頻率調(diào)制：ton不變，改變T。

?混合型：ton和T都可調(diào)，改變占空比(5-1)(5-2)5/445.1.1降壓斬波電路◆基本的數(shù)量關(guān)系√負載電流平56/445.1.1降壓斬波電路■對降壓斬波電路進行解析

◆基于分時段線性電路這一思想，按V處于通態(tài)和處于斷態(tài)兩個過程來分析，初始條件分電流連續(xù)和斷續(xù)。

◆電流連續(xù)時得出式中，，，，，I10和I20分別是負載電流瞬時值的最小值和最大值。把式（5-9）和式（5-10）用泰勒級數(shù)近似，可得平波電抗器L為無窮大，此時負載電流最大值、最小值均等于平均值。(5-9)(5-10)(5-11)6/445.1.1降壓斬波電路■對降壓斬波電路進行解析式67/445.1.1降壓斬波電路◆(3-11)所示的關(guān)系還可從能量傳遞關(guān)系簡單地推得，一個周期中，忽略電路中的損耗，則電源提供的能量與負載消耗的能量相等，即則假設(shè)電源電流平均值為I1，則有其值小于等于負載電流Io，由上式得即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。(5-12)(5-13)(5-14)(5-15)7/445.1.1降壓斬波電路◆(3-11)所示的關(guān)系還可78/445.1.1降壓斬波電路◆電流斷續(xù)時有I10=0，且t=ton+tx時，i2=0，可以得出電流斷續(xù)時，tx<toff，由此得出電流斷續(xù)的條件為輸出電壓平均值為負載電流平均值為(5-16)(5-17)(5-18)(5-19)8/445.1.1降壓斬波電路◆電流斷續(xù)時有I10=0，且89/445.1.1降壓斬波電路■例5-1在圖5-1a所示的降壓斬波電路中，已知E=200V，R=10Ω，L值極大，Em=30V，T=50μs，ton=20s,計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。解：由于L值極大，故負載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為

輸出電流平均值為

9/445.1.1降壓斬波電路■例5-1在圖5-1a所910/445.1.1降壓斬波電路■例5-2在圖5-1a所示的降壓斬波電路中，E=100V，L=1mH，R=0.5Ω，Em=10V，采用脈寬調(diào)制控制方式，T=20s，當ton=5s時，計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io，計算輸出電流的最大和最小值瞬時值并判斷負載電流是否連續(xù)。解：由題目已知條件可得：當ton=5s時，有由于所以輸出電流連續(xù)。10/445.1.1降壓斬波電路■例5-2在圖5-1a1011/445.1.1降壓斬波電路此時輸出平均電壓為輸出平均電流為輸出電流的最大和最小值瞬時值分別為11/445.1.1降壓斬波電路此時輸出平均電壓為輸出平1112/445.1.2升壓斬波電路0iGE0ioI1a)b)圖5-2升壓斬波電路及其工作波形a）電路圖b）波形

■升壓斬波電路

◆工作原理

?假設(shè)L和C值很大。

?V處于通態(tài)時，電源E向電感L充電，電流恒定I1，電容C向負載R供電，輸出電壓Uo恒定。

?V處于斷態(tài)時，電源E和電感L同時向電容C充電，并向負載提供能量。

◆基本的數(shù)量關(guān)系

?當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即化簡得上式中的(5-20)(5-21)12/445.1.2升壓斬波電路0iGE0ioI1a)b)1213/445.1.2升壓斬波電路?將升壓比的倒數(shù)記作β，即，則和導(dǎo)通占空比有如下關(guān)系式（5-21）可表示為輸出電壓高于電源電壓，關(guān)鍵有兩個原因：一是L儲能之后具有使電壓泵升的作用，二是電容C可將輸出電壓保持住。?如果忽略電路中的損耗，則由電源提供的能量僅由負載R消耗，即?輸出電流的平均值Io為?電源電流I1為(5-22)(5-23)(5-24)(5-25)(5-26)13/445.1.2升壓斬波電路?將升壓比的倒數(shù)記作β，即1314/445.1.2升壓斬波電路■例5-3在圖5-2a所示的升壓斬波電路中，已知E=50V，L值和C值極大，R=20，采用脈寬調(diào)制控制方式，當T=40s，ton=25s時，計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。解：輸出電壓平均值為：

輸出電流平均值為：14/445.1.2升壓斬波電路■例5-3在圖5-2a所1415/445.1.2升壓斬波電路ttTEiOOi1i2I10I20I10tontoffuotOTOEtc)uoioi1i2t1t2txtontoffI20a)b)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

■典型應(yīng)用

◆一是用于直流電動機傳動，二是用作單相功率因數(shù)校正（PowerFactorCorrection—PFC）電路，三是用于其他交直流電源中。

◆以用于直流電動機傳動為例

?在直流電動機再生制動時把電能回饋給直流電源。

?電動機電樞電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作狀態(tài)。

?直流電源的電壓基本是恒定的，不必并聯(lián)電容器。

?基于分時段線性電路思想，電流連續(xù)時得L為無窮大時電樞電流的平均值Io為(5-36)15/445.1.2升壓斬波電路ttTEiOOi1i2I11516/445.1.2升壓斬波電路?當電樞電流斷續(xù)時，可求得i2持續(xù)的時間tx，即當tx<t0ff時，電路為電流斷續(xù)工作狀態(tài)，tx<t0ff是電流斷續(xù)的條件，即tOTOEtc)uoioi1i2t1t2txtontoffI20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c）電流斷續(xù)時(5-37)(5-38)16/445.1.2升壓斬波電路?當電樞電流斷續(xù)時，可求得1617/445.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路otb)oti1i2tontoffILILa)圖5-4升降壓斬波電路及其波形a）電路圖b）波形

■升降壓斬波電路

◆工作原理

?V導(dǎo)通時，電源E經(jīng)V向L供電使其貯能，此時電流為i1，同時C維持輸出電壓恒定并向負載R供電。

?V關(guān)斷時，L的能量向負載釋放，電流為i2，負載電壓極性為上負下正，與電源電壓極性相反，該電路也稱作反極性斬波電路。◆基本的數(shù)量關(guān)系?穩(wěn)態(tài)時，一個周期T內(nèi)電感L兩端電壓uL對時間的積分為零，即當V處于通態(tài)期間，uL=E；而當V處于斷態(tài)期間，uL=-uo。于是：(5-39)(5-40)17/445.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路otb)1718/445.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路所以輸出電壓為：改變導(dǎo)通比，輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當0<<1/2時為降壓，當1/2<<1時為升壓，因此將該電路稱作升降壓斬波電路。?電源電流i1和負載電流i2的平均值分別為I1和I2，當電流脈動足夠小時，有由上式可得如果V、VD為沒有損耗的理想開關(guān)時，則輸出功率和輸入功率相等，即(5-41)(5-42)(5-43)(5-44)18/445.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路所以輸出1819/445.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路圖5-5Cuk斬波電路及其等效電路a）電路圖b）等效電路

■Cuk斬波電路

◆工作原理

?V導(dǎo)通時，E—L1—V回路和R—L2—C—V回路分別流過電流。

?V關(guān)斷時，E—L1—C—VD回路和R—L2—VD回路分別流過電流。

?輸出電壓的極性與電源電壓極性相反?！艋镜臄?shù)量關(guān)系

?C的電流在一周期內(nèi)的平均值應(yīng)為零，即(5-45)19/445.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路圖5-51920/445.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路?由(5-45)得

從而可得?由L1和L2的電壓平均值為零，可得出輸出電壓Uo與電源電壓E的關(guān)系◆與升降壓斬波電路相比，Cuk斬波電路有一個明顯的優(yōu)點，其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。(5-46)(5-47)(5-48)20/445.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路?2021/445.1.4Sepic斬波電路和Zeta斬波電路■Sepic斬波電路

◆工作原理

?V導(dǎo)通時，E—L1—V回路和C1—V—L2回路同時導(dǎo)電，L1和L2貯能。

?V關(guān)斷時，E—L1—C1—VD—負載回路及L2—VD—負載回路同時導(dǎo)電，此階段E和L1既向負載供電，同時也向C1充電（C1貯存的能量在V處于通態(tài)時向L2轉(zhuǎn)移）。

◆輸入輸出關(guān)系圖5-6a)Sepic斬波電路

(5-49)21/445.1.4Sepic斬波電路和Zeta斬波電路■2122/445.1.4Sepic斬波電路和Zeta斬波電路■Zeta斬波電路

◆工作原理

?V導(dǎo)通時，電源E經(jīng)開關(guān)V向電感L1貯能。

?V關(guān)斷時，L1－VD－C1構(gòu)成振蕩回路，

L1的能量轉(zhuǎn)移至C1，能量全部轉(zhuǎn)移至C1上之后，VD關(guān)斷，C1經(jīng)L2向負載供電。

◆輸入輸出關(guān)系為■兩種電路具有相同的輸入輸出關(guān)系，Sepic電路中，電源電流連續(xù)但負載電流斷續(xù)，有利于輸入濾波，反之，Zeta電路的電源電流斷續(xù)而負載電流連續(xù)；兩種電路輸出電壓為正極性的。圖5-6bZeta斬波電路

(5-50)22/445.1.4Sepic斬波電路和Zeta斬波電路■2223/445.2復(fù)合斬波電路和多相多重斬波電路

5.2.1電流可逆斬波電路

5.2.2橋式可逆斬波電路

5.2.3多相多重斬波電路23/445.2復(fù)合斬波電路和多相多重斬波電路2324/445.2.1電流可逆斬波電路■概念

◆復(fù)合斬波電路：降壓斬波電路和升壓斬波電路組合構(gòu)成。

◆多相多重斬波電路：相同結(jié)構(gòu)的基本斬波電路組合構(gòu)成

■電流可逆斬波電路

◆斬波電路用于拖動直流電動機時，常要使電動機既可電動運行，又可再生制動，降壓斬波電路能使電動機工作于第1象限，升壓斬波電路能使電動機工作于第2象限。

◆電流可逆斬波電路：降壓斬波電路與升壓斬波電路組合，此電路電動機的電樞電流可正可負，但電壓只能是一種極性，故其可工作于第1象限和第2象限。24/445.2.1電流可逆斬波電路■概念2425/445.2.1電流可逆斬波電路a)圖5-7電流可逆斬波電路及其波形a）電路圖b）波形

◆電路結(jié)構(gòu)

?V1和VD1構(gòu)成降壓斬波電路，電動機為電動運行，工作于第1象限。

?V2和VD2構(gòu)成升壓斬波電路，電動機作再生制動運行，工作于第2象限。

?必須防止V1和V2同時導(dǎo)通而導(dǎo)致電源短路?！艄ぷ鬟^程

?兩種工作情況：只作降壓斬波器運行和只作升壓斬波器運行。

?第3種工作方式：一個周期內(nèi)交替地作為降壓斬波電路和升壓斬波電路工作。?第3種工作方式下，當一種斬波電路電流斷續(xù)而為零時，使另一個斬波電路工作，讓電流反方向流過，這樣電動機電樞回路總有電流流過。

?一個周期內(nèi)，電流不斷，響應(yīng)很快。25/445.2.1電流可逆斬波電路a)圖5-7電流可2526/445.2.2橋式可逆斬波電路圖5-8橋式可逆斬波電路

■橋式可逆斬波電路

◆將兩個電流可逆斬波電路組合起來，分別向電動機提供正向和反向電壓，使電動機可以4象限運行。

◆工作過程

?V4導(dǎo)通時，等效為圖5-7a所示的電流可逆斬波電路，提供正電壓，可使電動機工作于第1、2象限。

?V2導(dǎo)通時，V3、VD3和V4、VD4等效為又一組電流可逆斬波電路，向電動機提供負電壓，可使電動機工作于第3、4象限。26/445.2.2橋式可逆斬波電路圖5-8橋式可逆斬2627/445.2.3多相多重斬波電路tOtttttttOOOOOOO1u2u3uoi1i2i3ioa)b)圖5-9多相多重斬波電路及其波形a）電路圖b）波形

■多相多重斬波電路

◆是在電源和負載之間接入多個結(jié)構(gòu)相同的基本斬波電路而構(gòu)成的。

◆相數(shù):一個控制周期中電源側(cè)的電流脈波數(shù)。

◆重數(shù)：負載電流脈波數(shù)?！?相3重降壓斬波電路

◆電路及波形分析

?相當于由3個降壓斬波電路單元并聯(lián)而成。

?總輸出電流為3個斬波電路單元輸出電流之和，其平均值為單元輸出電流平均值的3倍，脈動頻率也為3倍。

?總輸出電流最大脈動率（電流脈動幅值與電流平均值之比）與相數(shù)的平方成反比，其總的輸出電流脈動幅值變得很小，所需平波電抗器總重量大為減輕。

27/445.2.3多相多重斬波電路tOtttttttOO2728/445.2.3多相多重斬波電路?當上述電路電源公用而負載為3個獨立負載時，則為3相1重斬波電路，當電源為3個獨立電源，向一個負載供電時，則為1相3重斬波電路。?電源電流的諧波分量比單個斬波電路時顯著減小?！龆嘞喽嘀財夭娐愤€具有備用功能，各斬波電路單元可互為備用，萬一某一斬波單元發(fā)生故障，其余各單元可以繼續(xù)運行，使得總體的可靠性提高。28/445.2.3多相多重斬波電路?當上述2829/445.3帶隔離的直流直流變流電路

5.3.1正激電路

5.3.2反激電路

5.3.3半橋電路

5.3.4全橋電路

5.3.5推挽電路

5.3.6全波整流和全橋整流

5.3.7開關(guān)電源29/445.3帶隔離的直流直流變流電路2930/445.3帶隔離的直流直流變流電路·引言圖5-10間接直流變流電路的結(jié)構(gòu)■同直流斬波電路相比，電路中增加了交流環(huán)節(jié)，因此也稱為直—交—直電路?！霾捎眠@種結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的電路來完成直流—直流的變換有以下原因

◆輸出端與輸入端需要隔離。

◆某些應(yīng)用中需要相互隔離的多路輸出。

◆輸出電壓與輸入電壓的比例遠小于1或遠大于1?！艚涣鳝h(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?！鲩g接直流變流電路分為單端(SingleEnd)和雙端(DoubleEnd)電路兩大類，在單端電路中，變壓器中流過的是直流脈動電流，而雙端電路中，變壓器中的電流為正負對稱的交流電流，正激電路和反激電路屬于單端電路，半橋、全橋和推挽電路屬于雙端電路。30/445.3帶隔離的直流直流變流電路·引言圖5-103031/445.3.1正激電路SuSiLiSOttttUiOOO圖5-11正激電路的原理圖圖5-12正激電路的理想化波形■正激電路(Forward)

◆工作過程

?開關(guān)S開通后，變壓器繞組W1兩端的電壓為上正下負，與其耦合的W2繞組兩端的電壓也是上正下負，因此VD1處于通態(tài)，VD2為斷態(tài)，電感L的電流逐漸增長。

?S關(guān)斷后，電感L通過VD2續(xù)流，VD1關(guān)斷。變壓器的勵磁電流經(jīng)N3繞組和VD3流回電源，所以S關(guān)斷后承受的電壓為。31/445.3.1正激電路SuSiLiSOttttUiO3132/445.3.1正激電路BRBSBHO圖5-13磁心復(fù)位過程◆變壓器的磁心復(fù)位

?開關(guān)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(guān)斷，導(dǎo)致變壓器的激磁電感飽和。

?必須設(shè)法使激磁電流在S關(guān)斷后到下一次再開通的時間內(nèi)降回零，這一過程稱為變壓器的磁心復(fù)位。?變壓器的磁心復(fù)位所需的時間為◆輸出電壓

?輸出濾波電感電流連續(xù)時?輸出電感電流不連續(xù)時，在負載為零的極限情況下(5-51)(5-52)32/445.3.1正激電路BRBSBHO圖5-13磁3233/445.3.2反激電路SuSiSiVDtontoffttttUiOOOO圖5-14反激電路原理圖圖5-15反激電路的理想化波形■反激電路

◆工作過程

?S開通后，VD處于斷態(tài)，W1繞組的電流線性增長，電感儲能增加。

?S關(guān)斷后，W1繞組的電流被切斷，變壓器中的磁場能量通過W2繞組和VD向輸出端釋放，電壓為。

◆工作模式

?當S開通時，W2繞組中的電流尚未下降到零，則稱工作于電流連續(xù)模式，輸出輸入電壓關(guān)系為

?S開通前，W2繞組中的電流已經(jīng)下降到零，則稱工作于電流斷續(xù)模式，此時輸出電壓高于（5-53）的計算值，在負載為零的極限情況下，，所以應(yīng)該避免負載開路狀態(tài)。(5-53)33/445.3.2反激電路SuSiSiVDtontoff3334/445.3.3半橋電路圖5-16半橋電路原理圖圖5-17半橋電路的理想化波形■半橋電路

◆工作過程

?S1與S2交替導(dǎo)通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為Ui/2的交流電壓，改變開關(guān)的占空比，就可以改變二次側(cè)整流電壓ud的平均值，也就改變了輸出電壓Uo。

?S1導(dǎo)通時，二極管VD1處于通態(tài)，S2導(dǎo)通時，二極管VD2處于通態(tài)，當兩個開關(guān)都關(guān)斷時，變壓器繞組N1中的電流為零，VD1和VD2都處于通態(tài)，各分擔一半的電流。

?S1或S2導(dǎo)通時電感L的電流逐漸上升，兩個開關(guān)都關(guān)斷時，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。34/445.3.3半橋電路圖5-16半橋電路原理圖圖3435/445.3.3半橋電路?由于電容的隔直作用，半橋電路對由于兩個開關(guān)導(dǎo)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，因此不容易發(fā)生變壓器的偏磁和直流磁飽和?！糨敵鲭妷?/p>

?濾波電感L的電流連續(xù)時

?輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓Uo將高于式（5-54）的計算值，并隨負載減小而升高，在負載為零的極限情況下(5-54)35/445.3.3半橋電路?由于電容的隔直作用，3536/445.3.4全橋電路S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO圖5-18全橋電路原理圖

圖5-19全橋電路的理想化波形■全橋電路

◆工作過程

?全橋電路中，互為對角的兩個開關(guān)同時導(dǎo)通，同一側(cè)半橋上下兩開關(guān)交替導(dǎo)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處于通態(tài)，電感L的電流逐漸上升。?當S2與S3開通后，VD2和VD3處于通態(tài)，電感L的電流也上升。

?當4個開關(guān)都關(guān)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。36/445.3.4全橋電路S1S2uS1uS2iS1iS3637/445.3.4全橋電路?如果S1、S4與S2、S3的導(dǎo)通時間不對稱，則交流電壓uT中將含有直流分量，會在變壓器一次側(cè)產(chǎn)生很大的直流分量，造成磁路飽和，因此全橋電路應(yīng)注意避免電壓直流分量的產(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。

?為避免同一側(cè)半橋中上下兩開關(guān)同時導(dǎo)通，每個開關(guān)的占空比不能超過50%，還應(yīng)留有裕量?！糨敵鲭妷?/p>

?濾波電感電流連續(xù)時?輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓Uo將高于式（5-55）的計算值，并隨負載減小而升高，在負載為零的極限情況下(5-55)37/445.3.4全橋電路?如果S1、S4與S23738/445.3.5推挽電路S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO圖5-20推挽電路原理圖圖5-21推挽電路的理想化波形■推挽電路

◆工作過程

?推挽電路中兩個開關(guān)S1和S2交替導(dǎo)通，在繞組N1和N’1兩端分別形成相位相反的交流電壓。

?S1導(dǎo)通時，二極管VD1處于通態(tài)，電感L的電流逐漸上升，S2導(dǎo)通時，二極管VD2處于通態(tài)，電感L電流也逐漸上升。?當兩個開關(guān)都關(guān)斷時，VD1和VD2都處于通態(tài)，各分擔一半的電流，S1和S2斷態(tài)時承受的峰值電壓均為2倍Ui。

38/445.3.5推挽電路S1S2uS1uS2iS1iS3839/445.3.5推挽電路?如果S1和S2同時導(dǎo)通，就相當于變壓器一次側(cè)繞組短路，因此應(yīng)避免兩個開關(guān)同時導(dǎo)通，每個開關(guān)各自的占空比不能超過50%，還要留有死區(qū)?！糨敵鲭妷?/p>

?當濾波電感L的電流連續(xù)時?輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓Uo將高于式（5-56）的計算值，并隨負載減小而升高，在負載為零的極限情況下(5-56)39/445.3.5推挽電路?如果S1和S2同時導(dǎo)3940/44電路優(yōu)點缺點功率范圍應(yīng)用領(lǐng)域正激電路較簡單，成本低，可靠性高，驅(qū)動電路簡單變壓器單向激磁，利用率低幾百W~幾kW各種中、小功率電源反激電路非常簡單，成本很低，可靠性高，驅(qū)動電路簡單難以達到較大的功率，變壓器單向激磁，利用率低幾W~幾十W小功率電子設(shè)備、計算機設(shè)備、消費電子設(shè)備電源。全橋變壓器雙向勵磁，容易達到大功率結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，有直通問題，可靠性低，需要復(fù)雜的多組隔離驅(qū)動電路幾百W~幾百kW大功率工業(yè)用電源、焊接電源、電解電源等半橋變壓器雙向勵磁，沒有變壓器偏磁問題，開關(guān)較少，成本低有直通問題，可靠性低，需要復(fù)雜的隔離驅(qū)動電路幾百W~幾kW各種工業(yè)用電源，計算機電源等推挽變壓器雙向勵磁，變壓器一次側(cè)電流回路中只有一個開關(guān)，通態(tài)損耗較小，驅(qū)動簡單有偏磁問題幾百W~幾kW低輸入電壓的電源5.3.5推挽電路表5-1各種不同的間接直流變流電路的比較40/44變壓器雙向勵磁，容易達到大功率5.3.5推挽電路4041/445.3.6全波整流和全橋整流圖5-22a)全波整流電路原理圖

■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?！鋈ㄕ麟娐返奶攸c

◆優(yōu)點：電感L的電流回路中只有一個二極管壓降，損耗小，而且整流電路中只需要2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)較復(fù)雜。

◆適用場合：輸出電壓較低的情況下（<100V）。41/445.3.6全波整流和全橋整流圖5-22a)全波4142/445.3.6全波整流和全橋整流■全橋電路的特點

◆優(yōu)點：二極管在斷態(tài)承受的電壓僅為交流電壓幅值，變壓器的繞組簡單。

◆缺點：電感L的電流回路中存在兩個二極管壓降，損耗較大，而且電路中需要4個二極管，元件數(shù)較多。

◆適用場合：高壓輸出的情況下?！鐾秸麟娐?/p>

◆當電路的輸出電壓非常低時，可以采用同步整流電路，利用低電壓MOSFET具有非常小的導(dǎo)通電阻的特性降低整流電路的導(dǎo)通損耗，進一步提高效率。

◆這種電路的缺點是需要對V1和V2的通與斷進行控制，增加了控制電路的復(fù)雜性。圖5-22b)全橋整流電路原理圖

圖5-23同步整流電路原理圖42/445.3.6全波整流和全橋整流■全橋電路的特點圖54243/445.3.7開關(guān)電源■如果輸入端的直流電源是由交流電網(wǎng)整流得來，則構(gòu)成交—直—交—直電路，采用這種電路的裝置通常被稱為開關(guān)電源?！鲇捎陂_關(guān)電源采用了工作頻率較高的交流環(huán)節(jié)，變壓器和濾波器都大大減小，因此同等功率條件下其體積和重量都遠遠小于相控整流電源?！龉ぷ黝l率的提高還有利于控制性能的提高?！鲋绷?直流變流電路（DC/DCConverter）包括直接直流變流電路和間接直流變流電路。

43/445.3.7開關(guān)電源■如果輸入端的直流電源是由交流4344/44本章小結(jié)■直接直流變流電路包括6種基本斬波電路、2種復(fù)合斬波電路及多相多重斬波電路，其中最基本的是降壓斬波電路和升壓斬波電路兩種?！龀Ｒ姷拈g接直流變換電路可以分為單端和雙端電路兩大類，單端電路包括正激和反激兩類，雙端電路包括全橋、半橋和推挽三類，每一類電路都可能有多種不同的拓撲形式或控制方法。

44/44本章小結(jié)■直接直流變流電路包括6種基本斬波電路、244第5章直流直流變流電路

5.1基本斬波電路

5.2復(fù)合斬波電路和多相多重斬波電路

5.3帶隔離的直流直流變流電路

本章小結(jié)第5章直流直流變流電路4546/44引言直流-直流變流電路（DC/DCConverter）包括直接直流變流電路和間接直流變流電路。

■直接直流變流電路◆也稱斬波電路（DCChopper）。

◆功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電。

◆一般是指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟?，這種情況下輸入與輸出之間不隔離。

■間接直流變流電路

◆在直流變流電路中增加了交流環(huán)節(jié)?！粼诮涣鳝h(huán)節(jié)中通常采用變壓器實現(xiàn)輸入輸出間的隔離，因此也稱為直—交—直電路。

2/44引言直流-直流變流電路（DC/DCCon4647/445.1基本斬波電路

5.1.1降壓斬波電路

5.1.2升壓斬波電路

5.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路

5.1.4Sepic斬波電路和Zeta斬波電路3/445.1基本斬波電路4748/445.1.1降壓斬波電路圖5-1降壓斬波電路的原理圖及波形a）電路圖b）電流連續(xù)時的波形c）電流斷續(xù)時的波形

■降壓斬波電路（BuckChopper）

◆電路分析

?使用一個全控型器件V，若采用晶閘管，需設(shè)置使晶閘管關(guān)斷的輔助電路。

?設(shè)置了續(xù)流二極管VD，在V關(guān)斷時給負載中電感電流提供通道。?主要用于電子電路的供電電源，也可拖動直流電動機或帶蓄電池負載等。

◆工作原理

?t=0時刻驅(qū)動V導(dǎo)通，電源E向負載供電，負載電壓uo=E，負載電流io按指數(shù)曲線上升。

?

t=t1時控制V關(guān)斷，二極管VD續(xù)流，負載電壓uo近似為零，負載電流呈指數(shù)曲線下降，通常串接較大電感L使負載電流連續(xù)且脈動小。4/445.1.1降壓斬波電路圖5-1降壓斬波電路的原4849/445.1.1降壓斬波電路◆基本的數(shù)量關(guān)系

?電流連續(xù)時

√負載電壓的平均值為√負載電流平均值為式中，ton為V處于通態(tài)的時間，toff為V處于斷態(tài)的時間，T為開關(guān)周期，為導(dǎo)通占空比，簡稱占空比或?qū)ū取?電流斷續(xù)時，負載電壓uo平均值會被抬高，一般不希望出現(xiàn)電流斷續(xù)的情況?！魯夭娐酚腥N控制方式

?脈沖寬度調(diào)制（PWM）：T不變，改變ton。

?頻率調(diào)制：ton不變，改變T。

?混合型：ton和T都可調(diào)，改變占空比(5-1)(5-2)5/445.1.1降壓斬波電路◆基本的數(shù)量關(guān)系√負載電流平4950/445.1.1降壓斬波電路■對降壓斬波電路進行解析

◆基于分時段線性電路這一思想，按V處于通態(tài)和處于斷態(tài)兩個過程來分析，初始條件分電流連續(xù)和斷續(xù)。

◆電流連續(xù)時得出式中，，，，，I10和I20分別是負載電流瞬時值的最小值和最大值。把式（5-9）和式（5-10）用泰勒級數(shù)近似，可得平波電抗器L為無窮大，此時負載電流最大值、最小值均等于平均值。(5-9)(5-10)(5-11)6/445.1.1降壓斬波電路■對降壓斬波電路進行解析式5051/445.1.1降壓斬波電路◆(3-11)所示的關(guān)系還可從能量傳遞關(guān)系簡單地推得，一個周期中，忽略電路中的損耗，則電源提供的能量與負載消耗的能量相等，即則假設(shè)電源電流平均值為I1，則有其值小于等于負載電流Io，由上式得即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。(5-12)(5-13)(5-14)(5-15)7/445.1.1降壓斬波電路◆(3-11)所示的關(guān)系還可5152/445.1.1降壓斬波電路◆電流斷續(xù)時有I10=0，且t=ton+tx時，i2=0，可以得出電流斷續(xù)時，tx<toff，由此得出電流斷續(xù)的條件為輸出電壓平均值為負載電流平均值為(5-16)(5-17)(5-18)(5-19)8/445.1.1降壓斬波電路◆電流斷續(xù)時有I10=0，且5253/445.1.1降壓斬波電路■例5-1在圖5-1a所示的降壓斬波電路中，已知E=200V，R=10Ω，L值極大，Em=30V，T=50μs，ton=20s,計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。解：由于L值極大，故負載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為

輸出電流平均值為

9/445.1.1降壓斬波電路■例5-1在圖5-1a所5354/445.1.1降壓斬波電路■例5-2在圖5-1a所示的降壓斬波電路中，E=100V，L=1mH，R=0.5Ω，Em=10V，采用脈寬調(diào)制控制方式，T=20s，當ton=5s時，計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io，計算輸出電流的最大和最小值瞬時值并判斷負載電流是否連續(xù)。解：由題目已知條件可得：當ton=5s時，有由于所以輸出電流連續(xù)。10/445.1.1降壓斬波電路■例5-2在圖5-1a5455/445.1.1降壓斬波電路此時輸出平均電壓為輸出平均電流為輸出電流的最大和最小值瞬時值分別為11/445.1.1降壓斬波電路此時輸出平均電壓為輸出平5556/445.1.2升壓斬波電路0iGE0ioI1a)b)圖5-2升壓斬波電路及其工作波形a）電路圖b）波形

■升壓斬波電路

◆工作原理

?假設(shè)L和C值很大。

?V處于通態(tài)時，電源E向電感L充電，電流恒定I1，電容C向負載R供電，輸出電壓Uo恒定。

?V處于斷態(tài)時，電源E和電感L同時向電容C充電，并向負載提供能量。

◆基本的數(shù)量關(guān)系

?當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即化簡得上式中的(5-20)(5-21)12/445.1.2升壓斬波電路0iGE0ioI1a)b)5657/445.1.2升壓斬波電路?將升壓比的倒數(shù)記作β，即，則和導(dǎo)通占空比有如下關(guān)系式（5-21）可表示為輸出電壓高于電源電壓，關(guān)鍵有兩個原因：一是L儲能之后具有使電壓泵升的作用，二是電容C可將輸出電壓保持住。?如果忽略電路中的損耗，則由電源提供的能量僅由負載R消耗，即?輸出電流的平均值Io為?電源電流I1為(5-22)(5-23)(5-24)(5-25)(5-26)13/445.1.2升壓斬波電路?將升壓比的倒數(shù)記作β，即5758/445.1.2升壓斬波電路■例5-3在圖5-2a所示的升壓斬波電路中，已知E=50V，L值和C值極大，R=20，采用脈寬調(diào)制控制方式，當T=40s，ton=25s時，計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。解：輸出電壓平均值為：

輸出電流平均值為：14/445.1.2升壓斬波電路■例5-3在圖5-2a所5859/445.1.2升壓斬波電路ttTEiOOi1i2I10I20I10tontoffuotOTOEtc)uoioi1i2t1t2txtontoffI20a)b)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

■典型應(yīng)用

◆一是用于直流電動機傳動，二是用作單相功率因數(shù)校正（PowerFactorCorrection—PFC）電路，三是用于其他交直流電源中。

◆以用于直流電動機傳動為例

?在直流電動機再生制動時把電能回饋給直流電源。

?電動機電樞電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作狀態(tài)。

?直流電源的電壓基本是恒定的，不必并聯(lián)電容器。

?基于分時段線性電路思想，電流連續(xù)時得L為無窮大時電樞電流的平均值Io為(5-36)15/445.1.2升壓斬波電路ttTEiOOi1i2I15960/445.1.2升壓斬波電路?當電樞電流斷續(xù)時，可求得i2持續(xù)的時間tx，即當tx<t0ff時，電路為電流斷續(xù)工作狀態(tài)，tx<t0ff是電流斷續(xù)的條件，即tOTOEtc)uoioi1i2t1t2txtontoffI20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c）電流斷續(xù)時(5-37)(5-38)16/445.1.2升壓斬波電路?當電樞電流斷續(xù)時，可求得6061/445.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路otb)oti1i2tontoffILILa)圖5-4升降壓斬波電路及其波形a）電路圖b）波形

■升降壓斬波電路

◆工作原理

?V導(dǎo)通時，電源E經(jīng)V向L供電使其貯能，此時電流為i1，同時C維持輸出電壓恒定并向負載R供電。

?V關(guān)斷時，L的能量向負載釋放，電流為i2，負載電壓極性為上負下正，與電源電壓極性相反，該電路也稱作反極性斬波電路?！艋镜臄?shù)量關(guān)系?穩(wěn)態(tài)時，一個周期T內(nèi)電感L兩端電壓uL對時間的積分為零，即當V處于通態(tài)期間，uL=E；而當V處于斷態(tài)期間，uL=-uo。于是：(5-39)(5-40)17/445.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路otb)6162/445.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路所以輸出電壓為：改變導(dǎo)通比，輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當0<<1/2時為降壓，當1/2<<1時為升壓，因此將該電路稱作升降壓斬波電路。?電源電流i1和負載電流i2的平均值分別為I1和I2，當電流脈動足夠小時，有由上式可得如果V、VD為沒有損耗的理想開關(guān)時，則輸出功率和輸入功率相等，即(5-41)(5-42)(5-43)(5-44)18/445.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路所以輸出6263/445.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路圖5-5Cuk斬波電路及其等效電路a）電路圖b）等效電路

■Cuk斬波電路

◆工作原理

?V導(dǎo)通時，E—L1—V回路和R—L2—C—V回路分別流過電流。

?V關(guān)斷時，E—L1—C—VD回路和R—L2—VD回路分別流過電流。

?輸出電壓的極性與電源電壓極性相反?！艋镜臄?shù)量關(guān)系

?C的電流在一周期內(nèi)的平均值應(yīng)為零，即(5-45)19/445.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路圖5-56364/445.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路?由(5-45)得

從而可得?由L1和L2的電壓平均值為零，可得出輸出電壓Uo與電源電壓E的關(guān)系◆與升降壓斬波電路相比，Cuk斬波電路有一個明顯的優(yōu)點，其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。(5-46)(5-47)(5-48)20/445.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路?6465/445.1.4Sepic斬波電路和Zeta斬波電路■Sepic斬波電路

◆工作原理

?V導(dǎo)通時，E—L1—V回路和C1—V—L2回路同時導(dǎo)電，L1和L2貯能。

?V關(guān)斷時，E—L1—C1—VD—負載回路及L2—VD—負載回路同時導(dǎo)電，此階段E和L1既向負載供電，同時也向C1充電（C1貯存的能量在V處于通態(tài)時向L2轉(zhuǎn)移）。

◆輸入輸出關(guān)系圖5-6a)Sepic斬波電路

(5-49)21/445.1.4Sepic斬波電路和Zeta斬波電路■6566/445.1.4Sepic斬波電路和Zeta斬波電路■Zeta斬波電路

◆工作原理

?V導(dǎo)通時，電源E經(jīng)開關(guān)V向電感L1貯能。

?V關(guān)斷時，L1－VD－C1構(gòu)成振蕩回路，

L1的能量轉(zhuǎn)移至C1，能量全部轉(zhuǎn)移至C1上之后，VD關(guān)斷，C1經(jīng)L2向負載供電。

◆輸入輸出關(guān)系為■兩種電路具有相同的輸入輸出關(guān)系，Sepic電路中，電源電流連續(xù)但負載電流斷續(xù)，有利于輸入濾波，反之，Zeta電路的電源電流斷續(xù)而負載電流連續(xù)；兩種電路輸出電壓為正極性的。圖5-6bZeta斬波電路

(5-50)22/445.1.4Sepic斬波電路和Zeta斬波電路■6667/445.2復(fù)合斬波電路和多相多重斬波電路

5.2.1電流可逆斬波電路

5.2.2橋式可逆斬波電路

5.2.3多相多重斬波電路23/445.2復(fù)合斬波電路和多相多重斬波電路6768/445.2.1電流可逆斬波電路■概念

◆復(fù)合斬波電路：降壓斬波電路和升壓斬波電路組合構(gòu)成。

◆多相多重斬波電路：相同結(jié)構(gòu)的基本斬波電路組合構(gòu)成

■電流可逆斬波電路

◆斬波電路用于拖動直流電動機時，常要使電動機既可電動運行，又可再生制動，降壓斬波電路能使電動機工作于第1象限，升壓斬波電路能使電動機工作于第2象限。

◆電流可逆斬波電路：降壓斬波電路與升壓斬波電路組合，此電路電動機的電樞電流可正可負，但電壓只能是一種極性，故其可工作于第1象限和第2象限。24/445.2.1電流可逆斬波電路■概念6869/445.2.1電流可逆斬波電路a)圖5-7電流可逆斬波電路及其波形a）電路圖b）波形

◆電路結(jié)構(gòu)

?V1和VD1構(gòu)成降壓斬波電路，電動機為電動運行，工作于第1象限。

?V2和VD2構(gòu)成升壓斬波電路，電動機作再生制動運行，工作于第2象限。

?必須防止V1和V2同時導(dǎo)通而導(dǎo)致電源短路?！艄ぷ鬟^程

?兩種工作情況：只作降壓斬波器運行和只作升壓斬波器運行。

?第3種工作方式：一個周期內(nèi)交替地作為降壓斬波電路和升壓斬波電路工作。?第3種工作方式下，當一種斬波電路電流斷續(xù)而為零時，使另一個斬波電路工作，讓電流反方向流過，這樣電動機電樞回路總有電流流過。

?一個周期內(nèi)，電流不斷，響應(yīng)很快。25/445.2.1電流可逆斬波電路a)圖5-7電流可6970/445.2.2橋式可逆斬波電路圖5-8橋式可逆斬波電路

■橋式可逆斬波電路

◆將兩個電流可逆斬波電路組合起來，分別向電動機提供正向和反向電壓，使電動機可以4象限運行。

◆工作過程

?V4導(dǎo)通時，等效為圖5-7a所示的電流可逆斬波電路，提供正電壓，可使電動機工作于第1、2象限。

?V2導(dǎo)通時，V3、VD3和V4、VD4等效為又一組電流可逆斬波電路，向電動機提供負電壓，可使電動機工作于第3、4象限。26/445.2.2橋式可逆斬波電路圖5-8橋式可逆斬7071/445.2.3多相多重斬波電路tOtttttttOOOOOOO1u2u3uoi1i2i3ioa)b)圖5-9多相多重斬波電路及其波形a）電路圖b）波形

■多相多重斬波電路

◆是在電源和負載之間接入多個結(jié)構(gòu)相同的基本斬波電路而構(gòu)成的。

◆相數(shù):一個控制周期中電源側(cè)的電流脈波數(shù)。

◆重數(shù)：負載電流脈波數(shù)?！?相3重降壓斬波電路

◆電路及波形分析

?相當于由3個降壓斬波電路單元并聯(lián)而成。

?總輸出電流為3個斬波電路單元輸出電流之和，其平均值為單元輸出電流平均值的3倍，脈動頻率也為3倍。

?總輸出電流最大脈動率（電流脈動幅值與電流平均值之比）與相數(shù)的平方成反比，其總的輸出電流脈動幅值變得很小，所需平波電抗器總重量大為減輕。

27/445.2.3多相多重斬波電路tOtttttttOO7172/445.2.3多相多重斬波電路?當上述電路電源公用而負載為3個獨立負載時，則為3相1重斬波電路，當電源為3個獨立電源，向一個負載供電時，則為1相3重斬波電路。?電源電流的諧波分量比單個斬波電路時顯著減小?！龆嘞喽嘀財夭娐愤€具有備用功能，各斬波電路單元可互為備用，萬一某一斬波單元發(fā)生故障，其余各單元可以繼續(xù)運行，使得總體的可靠性提高。28/445.2.3多相多重斬波電路?當上述7273/445.3帶隔離的直流直流變流電路

5.3.1正激電路

5.3.2反激電路

5.3.3半橋電路

5.3.4全橋電路

5.3.5推挽電路

5.3.6全波整流和全橋整流

5.3.7開關(guān)電源29/445.3帶隔離的直流直流變流電路7374/445.3帶隔離的直流直流變流電路·引言圖5-10間接直流變流電路的結(jié)構(gòu)■同直流斬波電路相比，電路中增加了交流環(huán)節(jié)，因此也稱為直—交—直電路?！霾捎眠@種結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的電路來完成直流—直流的變換有以下原因

◆輸出端與輸入端需要隔離。

◆某些應(yīng)用中需要相互隔離的多路輸出。

◆輸出電壓與輸入電壓的比例遠小于1或遠大于1?！艚涣鳝h(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?！鲩g接直流變流電路分為單端(SingleEnd)和雙端(DoubleEnd)電路兩大類，在單端電路中，變壓器中流過的是直流脈動電流，而雙端電路中，變壓器中的電流為正負對稱的交流電流，正激電路和反激電路屬于單端電路，半橋、全橋和推挽電路屬于雙端電路。30/445.3帶隔離的直流直流變流電路·引言圖5-107475/445.3.1正激電路SuSiLiSOttttUiOOO圖5-11正激電路的原理圖圖5-12正激電路的理想化波形■正激電路(Forward)

◆工作過程

?開關(guān)S開通后，變壓器繞組W1兩端的電壓為上正下負，與其耦合的W2繞組兩端的電壓也是上正下負，因此VD1處于通態(tài)，VD2為斷態(tài)，電感L的電流逐漸增長。

?S關(guān)斷后，電感L通過VD2續(xù)流，VD1關(guān)斷。變壓器的勵磁電流經(jīng)N3繞組和VD3流回電源，所以S關(guān)斷后承受的電壓為。31/445.3.1正激電路SuSiLiSOttttUiO7576/445.3.1正激電路BRBSBHO圖5-13磁心復(fù)位過程◆變壓器的磁心復(fù)位

?開關(guān)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(guān)斷，導(dǎo)致變壓器的激磁電感飽和。

?必須設(shè)法使激磁電流在S關(guān)斷后到下一次再開通的時間內(nèi)降回零，這一過程稱為變壓器的磁心復(fù)位。?變壓器的磁心復(fù)位所需的時間為◆輸出電壓

?輸出濾波電感電流連續(xù)時?輸出電感電流不連續(xù)時，在負載為零的極限情況下(5-51)(5-52)32/445.3.1正激電路BRBSBHO圖5-13磁7677/445.3.2反激電路SuSiSiVDtontoffttttUiOOOO圖5-14反激電路原理圖圖5-15反激電路的理想化波形■反激電路

◆工作過程

?S開通后，VD處于斷態(tài)，W1繞組的電流線性增長，電感儲能增加。

?S關(guān)斷后，W1繞組的電流被切斷，變壓器中的磁場能量通過W2繞組和VD向輸出端釋放，電壓為。

◆工作模式

?當S開通時，W2繞組中的電流尚未下降到零，則稱工作于電流連續(xù)模式，輸出輸入電壓關(guān)系為

?S開通前，W2繞組中的電流已經(jīng)下降到零，則稱工作于電流斷續(xù)模式，此時輸出電壓高于（5-53）的計算值，在負載為零的極限情況下，，所以應(yīng)該避免負載開路狀態(tài)。(5-53)33/445.3.2反激電路SuSiSiVDtontoff7778/445.3.3半橋電路圖5-16半橋電路原理圖圖5-17半橋電路的理想化波形■半橋電路

◆工作過程

?S1與S2交替導(dǎo)通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為Ui/2的交流電壓，改變開關(guān)的占空比，就可以改變二次側(cè)整流電壓ud的平均值，也就改變了輸出電壓Uo。

?S1導(dǎo)通時，二極管VD1處于通態(tài)，S2導(dǎo)通時，二極管VD2處于通態(tài)，當兩個開關(guān)都關(guān)斷時，變壓器繞組N1中的電流為零，VD1和VD2都處于通態(tài)，各分擔一半的電流。

?S1或S2導(dǎo)通時電感L的電流逐漸上升，兩個開關(guān)都關(guān)斷時，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。34/445.3.3半橋電路圖5-16半橋電路原理圖圖7879/445.3.3半橋電路?由于電容的隔直作用，半橋電路對由于兩個開關(guān)導(dǎo)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，因此不容易發(fā)生變壓器的偏磁和直流磁飽和?！糨敵鲭妷?/p>

?濾波電感L的電流連續(xù)時

?輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓Uo將高于式（5-54）的計算值，并隨負載減小而升高，在負載為零的極限情況下(5-54)35/445.3.3半橋電路?由于電容的隔直作用，7980/445.3.4全橋電路S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO圖5-18全橋電路原理圖

圖5-19全橋電路的理想化波形■全橋電路

◆工作過程

?全橋電路中，互為對角的兩個開關(guān)同時導(dǎo)通，同一側(cè)半橋上下兩開關(guān)交替導(dǎo)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處于通態(tài)，電感L的電流