斩波电路原理.docx
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2022-07-09
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C
E
+
L
1
V
G
D
U
D
-
C
1
R
i
t
i
on
1
i
1 on
1、主电路
①、降压斩波电路(Buck Chopper)
降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图4-12 所示。图中V 为全控型器件，
选用 IGBT。D 为续流二极管。由图 4-12b 中 V 的栅极电压波形U
GE
可知，当 V 处于通态时，
电源 U
i
向负载供电，U
D
=U 。当 V 处于断态时，负载电流经二极管 D 续流，电压 U
D
近似
为零，至一个周期T 结束，再驱动V 导通，重复上一周期的过程。负载电压的平均值为：
U �
t
on
U �
on
U � aU
o
t � t
on
i
T
i i
off
式中 t
on
为 V 处于通态的时间，t
off
为 V 处于断态的时间，T 为开关周期，α为导通占空比
，简称占空比或导通比(α=t
on
/T)。由此可知，输出到负载的电压平均值U
O
最大为U ，若减小
占空比α，则 U
O
随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。
U
GE
+ +
U
D
U
i
Uo
- -
U
O
(a) 电路图
图 4-12 降压斩波电路的原理图及波形
②、升压斩波电路(Boost Chopper)
升压斩波电路(Boost Chopper)的原理图及工作波形如图 4-13 所示。电路也使用一个全控
型器件V。由图4-13b 中 V 的栅极电压波形U
GE
可知，当V 处于通态时，电源U
i
向电感L
1
充电，充电电流基本恒定为 I
1
,同时电容C
1
上的电压向负载供电，因 C
1
值很大，基本保持输
出电压 U
O
为恒值。设 V 处于通态的时间为 t ，此阶段电感 L 上积蓄的能量为 U I t 。当 V
处于断态时 U
i
和 L
1
共同向电容 C
1
充电，并向负载提供能量。设 V 处于断态的时间为 t ，
则在此期间电感L
1
释放的能量为(U
O
-U
i
) I t
off
。当电路工作于稳态时，一个周期T 内电感L
1
积蓄的能量与释放的能量相等，即：
1 on
U
i
I
1
t
on
=(U
O
-U
i
) I
1
t
off
t
U �
on
o
�
t
off
t
U �
T
U
i
t
i
上式中的 T/t ≥1,输出电压高于电源
off
电压，故称
off
该电路为升压斩波电路。
off
+
-
U
GE
+
U
D
Uo
-
U
O
(a)
电路图 (b)波形图
图 4-13 升压斩波电路的原理图及波形
③、升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)
升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)的原理图及工作波形如图 4-14 所示。电路的基本
工作原理是：当可控开关 V 处于通态时，电源 U
i
经 V 向电感 L
1
供电使其贮存能量，同时
C
1
维持输出电压 U
O
基本恒定并向负载供电。此后，V 关断，电感 L
1
中贮存的能量向负载
释放。可见,负载电压为上负下正，与电源电压极性相反。输出电压为：
t t a
U �
on
U
o
t
i
off
�
on
U
T � t
i
on
� U
1 � a
i
I
1
L
-
1
C
U
D
+
U
D
i
G
V
C
1
R
E
t
t
t
t
on
T
U
i
t
off
t
t
t
(b)波形图
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