第5章直流直流变流电路PPT讲稿.ppt

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1、第5章 直流直流变流电路第1页，共42页，编辑于2022年，星期一应用实例应用实例1-计算机电源系统计算机电源系统第2页，共42页，编辑于2022年，星期一应用实例应用实例2-飞船的电源系统飞船的电源系统power system of an earth-orbiting spacecraft第3页，共42页，编辑于2022年，星期一 特点特点：以一直流以一直流/直流变换为例来说明直流变换为例来说明 例：一个例：一个500W dc-dc功率变换器功率变换器第4页，共42页，编辑于2022年，星期一低效率的低效率的原始电路原始电路电阻分压器电路电阻分压器电路缺点：低效率缺点：低效率缺点：低效率，缺

2、点：低效率，不能自动调压不能自动调压线性调节器线性调节器例：例：500Wdc-dc功率变换器功率变换器 特点特点举证举证第5页，共42页，编辑于2022年，星期一例：例：500Wdc-dc功率变换器功率变换器 特点特点举证举证 高效率的开关变换电路高效率的开关变换电路基本工作原理：基本工作原理：稳压原理：稳压原理：调节占空比调节占空比D=T1/TS特点：特点：损耗小，效率高损耗小，效率高 开关频率越高开关频率越高LC越小越小第6页，共42页，编辑于2022年，星期一 电路特点小结电路特点小结 构成特点：构成特点：-无损耗器件（损耗小）无损耗器件（损耗小）储能元件：储能元件：电容，电容，电感电感

3、 隔离变压元件：高频变压器隔离变压元件：高频变压器 开关元件：半导体器件（全控器件和二极管）开关元件：半导体器件（全控器件和二极管）工作特点工作特点：开关工作方式，高频化开关工作方式，高频化电路特点电路特点：半导体器件半导体器件高频开关高频开关工作工作 电路小型化，电路小型化，高效率高效率第7页，共42页，编辑于2022年，星期一直流斩波电路直流斩波电路（DC Chopper）将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。也称为也称为直流直流-直流直流变换器变换器（DC/DC Converter）。）。一般指一般指直接直接将直流电变为另一直流电，不包括

4、直流将直流电变为另一直流电，不包括直流交流交流直流。直流。电路种类电路种类6 6种种基基本本斩斩波波电电路路：降降压压斩斩波波电电路路、升升压压斩斩波波电电路路、升升降降压压斩斩波电路、波电路、CukCuk斩波电路、斩波电路、SepicSepic斩波电路和斩波电路和ZetaZeta斩波电路。斩波电路。复合斩波电路复合斩波电路不同结构不同结构基本斩波电路组合。基本斩波电路组合。多相多重斩波电路多相多重斩波电路相同结构相同结构基本斩波电路组合基本斩波电路组合。第8页，共42页，编辑于2022年，星期一5.1 基本斩波电路基本斩波电路5.1.1降降压斩压斩波波电电路路5.1.2升升压斩压斩波波电电路

5、路第9页，共42页，编辑于2022年，星期一5.1.1 降压斩波电路降压斩波电路图图5-1 降压斩波电路的原理图及波形降压斩波电路的原理图及波形a）电路图）电路图 b）电流连续时的波形）电流连续时的波形 c）电流断续时的波形）电流断续时的波形 降压斩波电路（降压斩波电路（Buck Chopper）电路分析电路分析 使用一个使用一个全控型器件全控型器件V，图中为，图中为IGBT，若采用晶，若采用晶闸管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。闸管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。设置了设置了续流二极管续流二极管VD，在，在V关断时给负载中电感电关断时给负载中电感电流提供通道。流提供通道。主要用于电子电路的供

6、电电源，也可拖动直流主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现出现反电动势反电动势，如图中，如图中Em所示。所示。工作原理工作原理 t=0时刻驱动时刻驱动V导通导通，电源，电源E向负载供电，负载电向负载供电，负载电压压uo=E，负载电流，负载电流io按指数曲线上升。按指数曲线上升。t=t1时控制时控制V关断关断，二极管，二极管VD续流，负载电压续流，负载电压uo近似为零近似为零，负载电流呈指数曲线下降，通常串接，负载电流呈指数曲线下降，通常串接较大电感较大电感L使负载电流连续且脉动小。使负载电流连续且

7、脉动小。第10页，共42页，编辑于2022年，星期一5.1.1 降压斩波电路降压斩波电路基本的数量关系基本的数量关系 电流连续时电流连续时 负载电压的平均值为负载电压的平均值为 负载电流平均值为负载电流平均值为 式中，式中，ton为为V处于通态的时间，处于通态的时间，toff为为V处于断态的时间，处于断态的时间，T为开关周期，为开关周期，为导通为导通占空比，简称占空比或导通比。占空比，简称占空比或导通比。电流断续时，负载电压电流断续时，负载电压uo平均值会被抬高，一般不希望出现电流断续的情况。平均值会被抬高，一般不希望出现电流断续的情况。斩波电路有三种控制方式斩波电路有三种控制方式 脉冲宽度调

8、制（脉冲宽度调制（PWM）：T不变，改变不变，改变ton。频率调制频率调制：ton不变，改变不变，改变T。混合型混合型：ton和和T都可调，改变占空比都可调，改变占空比(5-1)(5-2)第11页，共42页，编辑于2022年，星期一5.1.1 降压斩波电路降压斩波电路对降压斩波电路进行解析对降压斩波电路进行解析 基于基于分时段线性电路分时段线性电路这一思想，按这一思想，按V处于处于通态通态和处于和处于断态断态两个过程来分析，初始条件两个过程来分析，初始条件分分电流连续电流连续和和断续断续。电流连续时得出电流连续时得出式中，式中，I10和和I20分别是负载电流瞬时值分别是负载电流瞬时值的最小值和

9、最大值。的最小值和最大值。把式（把式（5-9）和式（）和式（5-10）用泰勒级数近似，可得）用泰勒级数近似，可得 平波电抗器平波电抗器L为无穷大，此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。为无穷大，此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。(5-9)(5-10)(5-11)第12页，共42页，编辑于2022年，星期一5.1.1 降压斩波电路降压斩波电路(5-11)所示的关系还可从能量传递关系简单地推得，一个周期中，忽略电路中的损耗，所示的关系还可从能量传递关系简单地推得，一个周期中，忽略电路中的损耗，则则电源提供的能量与负载消耗的能量相等电源提供的能量与负载消耗的能量相等，即，即 则则假设电源电流

10、平均值为假设电源电流平均值为I1，则有，则有 其值小于等于负载电流其值小于等于负载电流Io，由上式得，由上式得 即输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器。即输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器。(5-12)(5-13)(5-14)(5-15)第13页，共42页，编辑于2022年，星期一5.1.1 降压斩波电路降压斩波电路电流断续时有电流断续时有I10=0，且，且t=ton+tx时，时，i2=0，可以得出，可以得出 电流断续时，电流断续时，txtoff，由此得出电流断续的条件为，由此得出电流断续的条件为 输出电压平均值为输出电压平均值为 负载电流平均值为负载电流

11、平均值为(5-16)(5-17)(5-18)(5-19)第14页，共42页，编辑于2022年，星期一5.1.2 升压斩波电路升压斩波电路 升压斩波电路（升压斩波电路（Boost Chopper）保持输保持输出电压出电压储存电能储存电能 电路结构1)升压斩波电路的基本原理第15页，共42页，编辑于2022年，星期一Boost变换器的变换器的开关状态和工作波形开关状态和工作波形第16页，共42页，编辑于2022年，星期一Boost变换器的变压比变换器的变压比变压比变压比:从能量角度看从能量角度看 参看教材参看教材p124第17页，共42页，编辑于2022年，星期一5.1.2 升压斩波电路升压斩波电

12、路2)升压斩波电路典型应用升压斩波电路典型应用一是用于直流电动机传动二是用作单相功率因数校正（PFC）电路三是用于其他交直流电源中ttTEiOOb)a)i1i2I10I20I10tontofftOTOEtc)uoioi1i2t1t2txtontoffI20uo图3-3 用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形 a）电路图 b）电流连续时 c）电流断续时用于直流电动机传动再生制动时把电能回馈给直流电源。电动机电枢电流连续和断续两种工作状态。直流电源的电压基本是恒定的，不必并联电容器。第18页，共42页，编辑于2022年，星期一BOOST电路的运行与控制电路的运行与控制BOOST电路运行中一般

13、也使用电路运行中一般也使用PWM控制；控制；BOOST电路电路不能空载运行；不能空载运行；BOOST电路运行时占空比不能接近电路运行时占空比不能接近1；BOOST电路输入电流脉动较小，运行中电路输入电流脉动较小，运行中对电源的扰对电源的扰动小。动小。第19页，共42页，编辑于2022年，星期一5.1.3 升降压斩波电路和升降压斩波电路和Cuk斩波电路斩波电路otb)oti1i2tontoffILILa)图图5-4 升降压斩波电路及其波形升降压斩波电路及其波形a）电路图）电路图 b）波形）波形 升降压斩波电路升降压斩波电路 工作原理工作原理 V导通导通时，电源时，电源E经经V向向L供电使其贮能，

14、供电使其贮能，此时电流为此时电流为i1，同时，同时C维持输出电压恒定并向维持输出电压恒定并向负载负载R供电。供电。V关断关断时，时，L的能量向负载释放，电流为的能量向负载释放，电流为i2，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。相反，该电路也称作反极性斩波电路。基本的数量关系基本的数量关系 稳态时，一个周期稳态时，一个周期T内电感内电感L两端电压两端电压uL对对时间的积分为零，即时间的积分为零，即 当当V处于通态期间，处于通态期间，uL=E；而当；而当V处于断处于断态期间，态期间，uL=-uo。于是：。于是：(5-39)(

15、5-40)第20页，共42页，编辑于2022年，星期一5.1.3 升降压斩波电路和升降压斩波电路和Cuk斩波电路斩波电路所以输出电压为：所以输出电压为：改变导通比改变导通比，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0 1/2时为降压，时为降压，当当1/2 1时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。电源电流电源电流i1和负载电流和负载电流i2的平均值分别为的平均值分别为I1和和I2，当电流脉动足够小时，有，当电流脉动足够小时，有 由上式可得由上式可得 如果如果V、VD为没有损耗的理想开关时，

16、则输出功率和输入功率相等，即为没有损耗的理想开关时，则输出功率和输入功率相等，即 (5-41)(5-42)(5-43)(5-44)第21页，共42页，编辑于2022年，星期一5.1.3 升降压斩波电路和升降压斩波电路和Cuk斩波电路斩波电路图图5-5 Cuk斩波电路及其等效电路斩波电路及其等效电路a）电路图电路图 b）等效电路等效电路 Cuk斩波电路斩波电路 工作原理工作原理 V导通时，导通时，EL1V回路和回路和RL2CV回路分别流过电流。回路分别流过电流。V关断时，关断时，EL1CVD回路和回路和RL2VD回路分别流过电流。回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压输出电压的极性与电源电压

17、极性相反极性相反。基本的数量关系基本的数量关系 C的电流在一周期内的平均值应为零，即的电流在一周期内的平均值应为零，即(5-45)第22页，共42页，编辑于2022年，星期一5.1.3 升降压斩波电路和升降压斩波电路和Cuk斩波电路斩波电路 由由(5-45)得得 从而可得从而可得 由由L1和和L2的电压平均值为零，可得出输出电压的电压平均值为零，可得出输出电压Uo与电源电压与电源电压E的关系的关系 与升降压斩波电路相比，与升降压斩波电路相比，Cuk斩波电路有一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电斩波电路有一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出

18、进行滤波。流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。(5-46)(5-47)(5-48)第23页，共42页，编辑于2022年，星期一5.3 带隔离的直流直流变流电路带隔离的直流直流变流电路引言引言图图 5-10 间接直流变流电路的结构间接直流变流电路的结构同直流斩波电路相比，电路中增加了交流环节，因此也称为同直流斩波电路相比，电路中增加了交流环节，因此也称为直直交交直电路直电路。采用这种结构较为复杂的电路来完成直流采用这种结构较为复杂的电路来完成直流直流的变换有以下原因直流的变换有以下原因 输出端与输入端需要隔离。输出端与输入端需要隔离。某些应用中需要相互隔离的多路输出。某些应用中

19、需要相互隔离的多路输出。输出电压与输入电压的比例远小于输出电压与输入电压的比例远小于1或远大于或远大于1。交流环节采用较高的工作频率，可以减小变压器和滤波电感、滤波电交流环节采用较高的工作频率，可以减小变压器和滤波电感、滤波电容的体积和重量。容的体积和重量。间接直流变流电路分为间接直流变流电路分为单端单端(Single End)和和双端双端(Double End)电路两大类，在电路两大类，在单端电路中，变压器中流过的是直流脉动电流，而双端电路中，变压器中单端电路中，变压器中流过的是直流脉动电流，而双端电路中，变压器中的电流为正负对称的交流电流，正激电路和反激电路属于单端电路，半桥、的电流为正负

20、对称的交流电流，正激电路和反激电路属于单端电路，半桥、全桥和推挽电路属于双端电路。全桥和推挽电路属于双端电路。第24页，共42页，编辑于2022年，星期一引入隔离变压器的目的:实现输入电源和负载的电气隔离(提高安全可靠性和电磁兼容性)匹配输入电压和输出电压输出多个不同的直流电压ovDDoVL2(b)单端正激DC/DC变换器*sVLi2i3i1i3OAN1N2N3D1FDCsiTCHB(a)Buck 变换器RDsVsiCLT5.3 带隔离的直流直流变流电路带隔离的直流直流变流电路引言引言单端变换器单端变换器变压器磁通仅在单方向变化变压器磁通仅在单方向变化正激变换器正激变换器开关管导通时电源将能量

21、直接传送给负载开关管导通时电源将能量直接传送给负载第25页，共42页，编辑于2022年，星期一5.3.1 正激电路正激电路SuSiLiSOttttUiOOO图图 5-11 正激电路的原理图正激电路的原理图图图 5-12 正激电路的理想化波形正激电路的理想化波形正激电路正激电路(Forward)工作过程工作过程 开关开关S开通开通后，变压器绕组后，变压器绕组W1两端的电压为上正下负，与其耦两端的电压为上正下负，与其耦合的合的W2绕组两端的电压也是上正绕组两端的电压也是上正下负，因此下负，因此VD1处于通态，处于通态，VD2为为断态，电感断态，电感L的电流逐渐增长。的电流逐渐增长。S关断关断后，电

22、感后，电感L通过通过VD2续续流，流，VD1关断。变压器的励磁电流经关断。变压器的励磁电流经N3绕组和绕组和VD3流回电源，所以流回电源，所以S关断关断后承受的电压为后承受的电压为 。第26页，共42页，编辑于2022年，星期一5.3.1 正激电路正激电路BRBSBHO图图 5-13 磁心复位过程磁心复位过程变压器的磁心复位变压器的磁心复位 开关开关S开通后，变压器的激磁电流由零开始，随时间开通后，变压器的激磁电流由零开始，随时间线性的增长，直到线性的增长，直到S关断，导致变压器的激磁电感饱和。关断，导致变压器的激磁电感饱和。必须设法使激磁电流在必须设法使激磁电流在S关断后到下一次再开通关断后

23、到下一次再开通的时间内降回零，这一过程称为的时间内降回零，这一过程称为变压器的磁心复位变压器的磁心复位。变压器的磁心复位所需的时间为变压器的磁心复位所需的时间为输出电压输出电压 输出滤波电感电流连续时输出滤波电感电流连续时 输出电感电流不连续时，在负载为零的极限情况下输出电感电流不连续时，在负载为零的极限情况下 (5-51)(5-52)第27页，共42页，编辑于2022年，星期一双管正激变换器双管正激变换器T1和T2具有相同的占空比；T1、T2导通时，D1、D2反偏截止，电源通过变压器向负载输送能量；T1、T2截止时，iL经D续流，变压器激磁电流经D1、D2返回电源，起去磁作用。不需要专门的去

24、磁绕组;多一个开关管；开关管上承受的电压仅为Vd，小于单管变换器。(c)双管正激变换器*T2T1D2D1CLDsVLiN1第28页，共42页，编辑于2022年，星期一反激变换器反激变换器开关管导开关管导通时电源将电能转为磁能储通时电源将电能转为磁能储存在电感（变压器）中，当存在电感（变压器）中，当开关管关断时再将磁能变为开关管关断时再将磁能变为电能传送到负载电能传送到负载单端变换器单端变换器变压器磁变压器磁通仅在单方向变化通仅在单方向变化(a)BuckBoost变换器sV-+RCLTD5.3.2 反激电路反激电路第29页，共42页，编辑于2022年，星期一5.3.2 反激电路反激电路SuSiS

25、iVDtontoffttttUiOOOO图图 5-14 反激电路原理图反激电路原理图图图 5-15 反激电路的理想化波形反激电路的理想化波形反激电路反激电路 工作过程工作过程 S开通开通后，后，VD处于断态，处于断态，W1绕组的电流线性增绕组的电流线性增长，电感储能增加。长，电感储能增加。S关断后关断后，W1绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量通过通过W2绕组和绕组和VD向输出端释放，向输出端释放，电压为电压为 。工作模式工作模式 当当S开通时，开通时，W2绕组中的电流尚未下降到零，则称工作绕组中的电流尚未下降到零，则称工作于于电流连续模式电流连续模式，输出

26、输入电压关系为，输出输入电压关系为 S开通前，开通前，W2绕组中的电流已经下降到零，则称工作绕组中的电流已经下降到零，则称工作于于电流断续模式电流断续模式，此时输出电压高于（，此时输出电压高于（5-53）的计算值，）的计算值，在负载为零的极限情况下，在负载为零的极限情况下，所以应该避免负载开路状态。所以应该避免负载开路状态。(5-53)第30页，共42页，编辑于2022年，星期一第31页，共42页，编辑于2022年，星期一5.3.3 半桥电路半桥电路图图 5-16 半桥电路原理图半桥电路原理图图图 5-17 半桥电路的理想化波形半桥电路的理想化波形半桥电路半桥电路 工作过程工作过程 S1与与S

27、2交替导通，使变压器一次侧形交替导通，使变压器一次侧形成幅值为成幅值为Ui/2的交流电压，改变开关的占空的交流电压，改变开关的占空比，就可以改变二次侧整流电压比，就可以改变二次侧整流电压ud的平均值，的平均值，也就改变了输出电压也就改变了输出电压Uo。S1导通时，二极管导通时，二极管VD1处于通态，处于通态，S2导通时，二极管导通时，二极管VD2处于通态，当两个开处于通态，当两个开关都关断时，变压器绕组关都关断时，变压器绕组N1中的电流为零，中的电流为零，VD1和和VD2都处于通态，各分担一半的电流。都处于通态，各分担一半的电流。S1或或S2导通时电感导通时电感L的电流逐渐上升，的电流逐渐上升

28、，两个开关都关断时，电感两个开关都关断时，电感L的电流逐渐下的电流逐渐下降，降，S1和和S2断态断态时承受的峰值电压均为时承受的峰值电压均为Ui。第32页，共42页，编辑于2022年，星期一5.3.3 半桥电路半桥电路 由于由于电容电容的的隔直作用隔直作用，半桥电路对由于两个开关导通时间不对，半桥电路对由于两个开关导通时间不对称而造成的变压器一次侧电压的直流分量有自动平衡作用，因此称而造成的变压器一次侧电压的直流分量有自动平衡作用，因此不容易发生变压器的不容易发生变压器的偏磁偏磁和和直流磁饱和直流磁饱和。输出电压输出电压 滤波电感滤波电感L的电流连续时的电流连续时 输出电感电流不连续，输出电压

29、输出电感电流不连续，输出电压Uo将高于式（将高于式（5-54）的计算）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下(5-54)第33页，共42页，编辑于2022年，星期一5.3.4 全桥电路全桥电路S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO图图 5-18 全桥电路原理图全桥电路原理图 图图 5-19 全桥电路的理想化波形全桥电路的理想化波形全桥电路全桥电路 工作过程工作过程 全桥电路中，全桥电路中，互为对角的两个开关同时互为对角的两个开关同时导通导通，同一侧半桥上下两开关，同一侧

30、半桥上下两开关交替交替导通，使变压导通，使变压器一次侧形成幅值为器一次侧形成幅值为Ui的交流电压，改变占空的交流电压，改变占空比就可以改变输出电压。比就可以改变输出电压。当当S1与与S4开通后，开通后，VD1和和VD4处于通态，电处于通态，电感感L的电流逐渐上升。的电流逐渐上升。当当S2与与S3开通后，开通后，VD2和和VD3处于通态，处于通态，电感电感L的电流也上升。的电流也上升。当当4个开关都关断时，个开关都关断时，4个二极管都处于通个二极管都处于通态，各分担一半的电感电流，电感态，各分担一半的电感电流，电感L的电流逐的电流逐渐下降，渐下降，S1和和S2断态时承受的峰值电压均为断态时承受的

31、峰值电压均为Ui。第34页，共42页，编辑于2022年，星期一5.3.4 全桥电路全桥电路 如果如果S1、S4与与S2、S3的导通时间不对称，则交流电压的导通时间不对称，则交流电压uT中将含有中将含有直流分量直流分量，会在变压器一次侧产生很大的直流会在变压器一次侧产生很大的直流 分量，造成磁路饱和，因此全桥电路应注分量，造成磁路饱和，因此全桥电路应注意避免电压直流分量的产生，也可在一次侧回路串联一个电容，以阻断直流电意避免电压直流分量的产生，也可在一次侧回路串联一个电容，以阻断直流电流。流。为避免同一侧半桥中上下两开关同时导通，每个开关的占空比不能超过为避免同一侧半桥中上下两开关同时导通，每个

32、开关的占空比不能超过50%，还应留有裕量。，还应留有裕量。输出电压输出电压 滤波电感电流连续时滤波电感电流连续时 输出电感电流不连续，输出电压输出电感电流不连续，输出电压Uo将高于式（将高于式（5-55）的计算值，并随负载减小）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下而升高，在负载为零的极限情况下(5-55)第35页，共42页，编辑于2022年，星期一5.3.5 推挽电路推挽电路S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO图图 5-20 推挽电路原理图推挽电路原理图图图 5-21 推挽电路的理想化波形推挽电路的理想化波形推

33、挽电路推挽电路 工作过程工作过程 推挽电路中两个开关推挽电路中两个开关S1和和S2交替交替导通，在绕组导通，在绕组N1和和N1两端分别形成相两端分别形成相位相反的交流电压。位相反的交流电压。S1导通时，二极管导通时，二极管VD1处于通态，处于通态，电感电感L的电流逐渐上升，的电流逐渐上升，S2导通时，导通时，二极管二极管VD2处于通态，电感处于通态，电感L电流也逐电流也逐渐上升。渐上升。当两个开关都关断时，当两个开关都关断时，VD1和和VD2都处于通态，各分担一半的电流，都处于通态，各分担一半的电流，S1和和S2断态时承受的断态时承受的峰值电压峰值电压均为均为2倍倍Ui。第36页，共42页，编

34、辑于2022年，星期一5.3.5 推挽电路推挽电路 如果如果S1和和S2同时导通，就相当于变压器一次侧绕组短路，因此应避免两同时导通，就相当于变压器一次侧绕组短路，因此应避免两个开关同时导通，每个开关各自的占空比不能超过个开关同时导通，每个开关各自的占空比不能超过50%，还要留有死区。，还要留有死区。输出电压输出电压 当滤波电感当滤波电感L的电流连续时的电流连续时 输出电感电流不连续，输出电压输出电感电流不连续，输出电压Uo将高于式（将高于式（5-56）的计算值，并随负载减）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下小而升高，在负载为零的极限情况下(5-56)第37页，共42页，编辑

35、于2022年，星期一电路电路优点优点缺点缺点功率范围功率范围应用领域应用领域正激正激电路较简单，成本低，可靠性高，驱动电路简单变压器单向激磁，利用率低几百W几kW各种中、小功率电源反激反激电路非常简单，成本很低，可靠性高，驱动电路简单难以达到较大的功率，变压器单向激磁，利用率低几W几十W小功率电子设备、计算机设备、消费电子设备电源。全桥全桥变压器双向励磁，容易达到大功率结构复杂，成本高，有直通问题，可靠性低，需要复杂的多组隔离驱动电路几百W几百kW大功率工业用电源、焊接电源、电解电源等半桥半桥变压器双向励磁，没有变压器偏磁问题，开关较少，成本低有直通问题，可靠性低，需要复杂的隔离驱动电路几百W

36、几kW各种工业用电源，计算机电源等推挽推挽变压器双向励磁，变压器一次侧电流回路中只有一个开关，通态损耗较小，驱动简单有偏磁问题几百W几kW低输入电压的电源5.3.5 推挽电路推挽电路表表 5-1 各种不同的间接直流变流电路的比较各种不同的间接直流变流电路的比较第38页，共42页，编辑于2022年，星期一5.3.6 全波整流和全桥整流全波整流和全桥整流图图5-22 a)全波整流电路原理图全波整流电路原理图 双端电路双端电路中常用的整流电路形式为中常用的整流电路形式为全波整流电路全波整流电路和和全桥整流电路全桥整流电路。全波整流电路的特点全波整流电路的特点 优点：电感优点：电感L的电流回路中只有的

37、电流回路中只有一个二极管压降一个二极管压降，损耗小，而且整流电路中，损耗小，而且整流电路中只需要只需要2个二极管个二极管，元件数较少。，元件数较少。缺点：二极管断态时承受的反压较高，对器件耐压要求较高，而且变压器二次侧绕缺点：二极管断态时承受的反压较高，对器件耐压要求较高，而且变压器二次侧绕组有中心抽头，结构较复杂。组有中心抽头，结构较复杂。适用场合：输出电压较低的情况下（适用场合：输出电压较低的情况下（100V）。）。第39页，共42页，编辑于2022年，星期一5.3.6 全波整流和全桥整流全波整流和全桥整流全桥电路的特点全桥电路的特点 优点：二极管在断态承受的电压仅为交流电压幅值，变压器的

38、绕组简单。优点：二极管在断态承受的电压仅为交流电压幅值，变压器的绕组简单。缺点：电感缺点：电感L的电流回路中存在的电流回路中存在两个二极管压降两个二极管压降，损耗较大，而且电路中需要，损耗较大，而且电路中需要4个二极个二极管管，元件数较多。，元件数较多。适用场合：高压输出的情况下。适用场合：高压输出的情况下。同步整流电路同步整流电路 当电路的输出电压非常低时，可以采用同步整流电路，利用当电路的输出电压非常低时，可以采用同步整流电路，利用低电压低电压MOSFET具有具有非常小的导通电阻的特性降低整流电路的导通损耗，进一步提高效率。非常小的导通电阻的特性降低整流电路的导通损耗，进一步提高效率。这种

39、电路的缺点是需要对这种电路的缺点是需要对V1和和V2的通与断进行控制，增加了控制电路的复杂性。的通与断进行控制，增加了控制电路的复杂性。图图5-22 b)全桥整流电路原理图全桥整流电路原理图 图图5-23 同步整流电路原理图同步整流电路原理图第40页，共42页，编辑于2022年，星期一5.3.7 开关电源开关电源如果输入端的直流电源是由交流电网整流得来，则构成如果输入端的直流电源是由交流电网整流得来，则构成交交直直交交直直电路，采用这种电路的装置通常被称为开电路，采用这种电路的装置通常被称为开关电源。关电源。由于开关电源采用了由于开关电源采用了工作频率较高工作频率较高的交流环节，变压器和的交流

40、环节，变压器和滤波器都大大减小，因此同等功率条件下其体积和重量滤波器都大大减小，因此同等功率条件下其体积和重量都远远小于相控整流电源。都远远小于相控整流电源。工作频率的提高还有利于控制性能的提高。工作频率的提高还有利于控制性能的提高。第41页，共42页，编辑于2022年，星期一本章小结本章小结直流直流-直流变流电路（直流变流电路（DC/DC Converter）包括）包括直接直直接直流变流电路流变流电路和和间接直流变流电路间接直流变流电路。直接直流变流电路包括直接直流变流电路包括6种基本斩波电路、种基本斩波电路、2种复合斩波种复合斩波电路及多相多重斩波电路，其中最基本的是电路及多相多重斩波电路，其中最基本的是降压斩波电降压斩波电路路和和升压斩波电路升压斩波电路两种。两种。常见的间接直流变换电路可以分为常见的间接直流变换电路可以分为单端单端和和双端双端电路两大电路两大类，单端电路包括正激和反激两类，双端电路包括全桥、类，单端电路包括正激和反激两类，双端电路包括全桥、半桥和推挽三类，每一类电路都可能有多种不同的拓扑半桥和推挽三类，每一类电路都可能有多种不同的拓扑形式或控制方法。形式或控制方法。第42页，共42页，编辑于2022年，星期一