乾途娱乐挂机-地址ModernpowerModernpowertechnologiestechnologies22DCDCDCDC复合型DC－DC变换器本章小结学习指导DC-DC变换器换流及其特性分析DC-DC变换器的基本结构基本内容本章习题DCDC--DCDC变换器变换器（（DCDC--DCDCconverterconverter））是指能将一定幅值是指能将一定幅值的直流输入电压的直流输入电压（（或电流或电流））变换成一定幅值的直流输出电变换成一定幅值的直流输出电压压（（或电流或电流））的电力电子装臵的电力电子装臵，，主要应用于直流电压变换主要应用于直流电压变换（（升压升压、、降压降压、、升降压等升降压等））、、开关稳压电源开关稳压电源、、直流电机驱直流电机驱动等场合动等场合。。当当DCDC--DCDC变换器输入为电压源变换器输入为电压源，，并完成电压－电压变换并完成电压－电压变换时时，，称之为称之为DCDC--DCDC电压变换器电压变换器当当DCDC--DCDC变换器输入为电流源变换器输入为电流源，，并完成电流－电流变换并完成电流－电流变换时时，，称之为称之为DCDC--DCDC电流变换器电流变换器（（习惯上所称的习惯上所称的DCDC--DCDC变换器常指变换器常指DCDC--DCDC电压变换器电压变换器理论上，按其变换功能可将理论上，按其变换功能可将DCDC--DCDC变换器分为以变换器分为以下下44种基本类型：种基本类型：降压型（减流型）降压型（减流型）DCDC--DCDC变换器，变换器，简称简称buckbuck变换器变换器升压型（增流型）升压型（增流型）DCDC--DCDC变换器，变换器，简称简称boostboost变换器变换器升－降压型（增－减流型）升－降压型（增－减流型）DCDC--DCDC变换器，变换器，简称简称buckbuck－－boostboost变换器变换器降－升压型（减－增流型）降－升压型（减－增流型）DCDC--DCDC变换器，变换器，简称简称boostboost－－buckbuck变换器变换器工程上，依据工程上，依据DCDC--DCDC变换器是否需要电气隔离，变换器是否需要电气隔离，又可将其分为：又可将其分为：有变压器的隔离型有变压器的隔离型DCDC--DCDC变换器变换器无变压器的非隔离型无变压器的非隔离型DCDC--DCDC变换器变换器为讨论方便，本章所简称的为讨论方便，本章所简称的buckbuck变换器、变换器、boostboost变换器、变换器、buckbuck－－boostboost变换器及变换器及boostboost－－buckbuck变换器，除特加说明变换器，除特加说明外，一般均指无隔离变压器的非隔离型外，一般均指无隔离变压器的非隔离型DCDC--DCDC变换器。变换器。由于非隔离型由于非隔离型DCDC--DCDC变换器是变换器是DCDC--DCDC变换器的基础，因变换器的基础，因此，本章首先着重讨论非隔离型此，本章首先着重讨论非隔离型DCDC--DCDC变换器的基本原变换器的基本原理及其特性，下一章介绍隔离型理及其特性，下一章介绍隔离型DCDC--DCDC变换器的基本原变换器的基本原理及其特性。理及其特性。建议重点学习以下主要内容建议重点学习以下主要内容DCDC--DCDC变换器基本电路构成的基本思路与换流变换器基本电路构成的基本思路与换流分析分析开关变换器中电感、电容元件的基本特性开关变换器中电感、电容元件的基本特性——伏秒平衡伏秒平衡特性（电感元件）、特性（电感元件）、安秒平衡特性（安秒平衡特性（电容元件），是定量分析开关变换器的基础电容元件），是定量分析开关变换器的基础会应用该特性进行定量分析）会应用该特性进行定量分析）电流连续条件下的电流连续条件下的DCDC--DCDC变换器基本特性分析变换器基本特性分析，这是，这是DCDC--DCDC变换器性能分析和参数设计的基础变换器性能分析和参数设计的基础，主要包括：稳态增益、电感电流及电容电压脉，主要包括：稳态增益、电感电流及电容电压脉动量、功率器件中的电压及电流关系等动量、功率器件中的电压及电流关系等变换器变换器DCDC如图所示，在变压器的一次绕组施加交流电压如图所示，在变压器的一次绕组施加交流电压u1u1时，铁芯内磁通就变化，在二次绕组上就产生感应电压芯内磁通就变化，在二次绕组上就产生感应电压u2u2。如果设一、二次绕组匝数为果设一、二次绕组匝数为w1w1、、w2w2时，在二次绕组中产生时，在二次绕组中产生的电压可用下式表达：的电压可用下式表达：如何改变直流电压？如何改变直流电压？变换器变换器DCDC如左图所示。通过串联可变电阻改变直流电压。如左图所示。通过串联可变电阻改变直流电压。RuuLL，则uuLL直流电动机在串联电阻中也流过与负载电阻电流相同的电流，将产在串联电阻中也流过与负载电阻电流相同的电流，将产生大的损耗。生大的损耗。利用上述原理，使用开关器件，将直流电压转换成脉冲利用上述原理，使用开关器件，将直流电压转换成脉冲的形式，把这些脉冲组合在一起就得到了输出电压。无的形式，把这些脉冲组合在一起就得到了输出电压。无需加入电阻，降低损耗需加入电阻，降低损耗由于输出电压由一系列脉冲组成，波形看上去就好像被由于输出电压由一系列脉冲组成，波形看上去就好像被周期性的斩切了一样。所以称为直流斩波器。周期性的斩切了一样。所以称为直流斩波器。工程上工程上，，一般将以开关管按一定控制规律调制且无变压一般将以开关管按一定控制规律调制且无变压器隔离的器隔离的DCDC--DCDC变换器或输入输出频率相同的变换器或输入输出频率相同的ACAC--ACAC变换器统称为变换器统称为斩波器斩波器（（ChopperChopper））当完成当完成ACAC--ACAC变换时变换时，，称之为称之为交流斩波器交流斩波器（（ACACChopperChopper））；而当完成；而当完成DCDC--DCDC变换时变换时，，则称之为则称之为直流斩直流斩（DCDCChopperChopper））这种开关管按一定调制规律通断的控制为这种开关管按一定调制规律通断的控制为斩波控制斩波控制变换器变换器DCDC斩波控制斩波控制按开关管调制规律的不同主要分为按开关管调制规律的不同主要分为22种：脉冲宽度调制（脉冲宽度调制（PWMPWM））这种控制方式是指开关管这种控制方式是指开关管调制调制信号信号的的周期固定不变周期固定不变，而开关管，而开关管导通信号导通信号的的宽度可调宽度可调脉冲频率调制（脉冲频率调制（PFM PFM）） 这种控制方式是指开关管 这种控制方式是指开关管导通 信号信号的的宽度固定不变 宽度固定不变，而开关管 ，而开关管调制信号 调制信号的的频率可调 频率可调 在以上 在以上22种调制方式中， 种调制方式中，脉冲宽度调制（ 脉冲宽度调制（PWM PWM）） 控制方式是电力电子开关变换器 控制方式是电力电子开关变换器最常用 最常用的开关斩 的开关斩 波控制方式，也是本章讨论所涉及的主要开关控 波控制方式，也是本章讨论所涉及的主要开关控 制方式。 制方式。 变换器 变换器 DC DC 直流斩波器实际上是一类基本的 直流斩波器实际上是一类基本的DC DC--DC DC变换器， 变换器， 按其直流输入输出相关量的大小关系（升、降、 按其直流输入输出相关量的大小关系（升、降、 升升--降、降 降、降--升），这种基本的 升），这种基本的DC DC--DC DC变换器可分 变换器可分 buckbuck型型DC DC--DC DC变换器 变换器 boost boost 型型DC DC--DC DC变换器 变换器 buck buck--boost boost型型DC DC- -DC DC变换器 变换器 boost boost--buck buck型型DC DC- -DC DC变换器 变换器 以下分别讨论这类 以下分别讨论这类DC DC--DC DC变换器的基本结构。 变换器的基本结构。 变换器 变换器 DC DC DC-DC电压变换原理电 路及输入、输出波形 图3-1a为基本的DC-DC电压变换原 理电路，从图中可以看出：输入电压 通过开关管VT与负载RL相串联，当开关管VT导通时，输出电压等于输 入电压，U ；而当开关管VT关断时，输出电压等于零，U ＝0。得到的基本电压变换电路的输出电压波形如 图3-1c所示。 显然，若令输出电压的平均值为U ，可见，图3-1a所示的电压变换电路实现了降压型DC-DC变换器（ buck电压变换器）的基本变换功能 IO Ui VTVT IO Ii UOUi 变换器变换器 DC DC DC-DC电流变换原理电 路及输入、输出波形 图图33--1b1b为基本的 为基本的DC DC--DC DC电流变换 电流变换 原理电路，从图中可以看出：输 原理电路，从图中可以看出：输 入电流源 入电流源IIii通过开关管 通过开关管VT VT与负载 与负载 RL RL相相并联 并联，当开关管 ，当开关管VT VT关断 关断时， 输出电流等于输入电流，即输出电流等于输入电流，即II oo ＝＝II ii ；而当开关管 ；而当开关管VT VT导通 导通时，输出电 时，输出电 流等于零，即 流等于零，即II oo ＝＝00。基本电流变 。基本电流变 换电路的输出电流波形如图 换电路的输出电流波形如图33--1d 1d所所 显然，若令输出电流的平均值为显然，若令输出电流的平均值为II oo ，则IIoo II ii 。可见，图 。可见，图3 3--1b 1b所示的电 所示的电 流变换电路实现了降流型 流变换电路实现了降流型DC DC--DC DC 变换器（ 变换器（buck buck电流变换器 电流变换器）的基 IOUi VTVT IO Ii UOUi 变换器变换器 DC DC 问题的提出 问题的提出 图图33--1a 1a、、3 3--1b 1b所示的原理电路分别实现了基本的 所示的原理电路分别实现了基本的 buck buck型电压变换和 型电压变换和buck buck型电流变换，但 型电流变换，但 buck buck型电 压变换电路的压变换电路的输出电压 输出电压和和buck buck型电流变换电路的 型电流变换电路的 输出电流 输出电流均是 均是脉动 脉动的，如何进行改进？ 的，如何进行改进？ 为了减小输出电压、输出电流的脉动幅度，可以考虑在电路中加入适当的滤波环节（提示： 电容电压不突变，可用于滤平电压脉动；电感 中的电流不突变，可用于滤平电流脉动） 变换器 变换器 DC DC 为为抑制输出电压脉动 抑制输出电压脉动，可在图 ，可在图33--1a 1a所示的基本原 所示的基本原 理电路中加入 理电路中加入输出滤波元件 输出滤波元件（如：电容 （如：电容CC）如图 ）如图33-- 2a 2a所示 所示

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