最新二講一基本開關(guān)型變換器主電路拓?fù)湔撌稣n件PPT.ppt

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1、二講一基本開關(guān)型變換器主電路拓?fù)湔撌鲩_關(guān)電源基本構(gòu)成方框圖整流濾波開關(guān)電源控制器濾波整流及濾波AC/DC輸入回路功率開關(guān)器件高頻變壓器DC/DC功率變換器UoutUinDC/DC變換器直流/直流變換器拓?fù)?直流/直流降壓變換器（BuckDC/DC變換器）2直流/直流升壓變換器（BoostDC/DC變換器）3直流升壓－降壓變換器（Boost-Buck變換器或Cuk變換器）*4兩象限、四象限直流/直流變換器*5多相、多重直流/直流變換器6帶隔離變壓器的直流/直流變換器小結(jié)1.理想的電力電子電路為獲得開關(guān)型變換器的基本工作特性，簡化分析，假定的理想條

2、件是：（1）開關(guān)管T和二極管D從導(dǎo)通變?yōu)樽钄啵驈淖钄嘧優(yōu)閷?dǎo)通的過渡過程時間均為零；（暫不考慮開關(guān)頻率）（2）開關(guān)器件的通態(tài)電阻為零，電壓降為零。斷態(tài)電阻為無限大，漏電流為零；（暫不考慮功耗）（3）電路中的電感和電容均為無損耗的理想儲能元件；（4）線路阻抗為零。電源輸出到變換器的功率等于變換器的輸出功率。（無功耗、無諧波干擾）2.調(diào)壓、降壓原理對開關(guān)管T加驅(qū)動信號VG,開關(guān)周期為TVG>0,T管導(dǎo)通開關(guān)管T導(dǎo)通VG=0,T管阻斷在穩(wěn)定輸出工作期間：開關(guān)管T截止計算法二：輸出電壓諧波計算法變壓比為Mn次諧波幅值輸出電壓的直流平均值2.變壓比、導(dǎo)通

3、比的定義變壓比與電路結(jié)構(gòu)和導(dǎo)通比D都有關(guān)系，它們之間的關(guān)系可用多種方法推導(dǎo)。導(dǎo)通比（占空比）：變壓比：計算法三：用波形積分的方法求變壓比vEO的直流分量V0為:用傅立葉分解方法求變壓比和諧波分量周期性函數(shù)可以分解為無限項(xiàng)三角級數(shù)——傅立葉級數(shù)：用傅立葉分解方法求變壓比和諧波分量周期性函數(shù)可以分解為無限項(xiàng)三角級數(shù)——傅立葉級數(shù)：F(ωt)也可表達(dá)為：3.控制方式改變開關(guān)管T的導(dǎo)通時間，即改變導(dǎo)通占空比D，即可改變變壓比M,調(diào)節(jié)或控制輸出電壓VO。(1)脈沖寬度調(diào)制方式PWM(PulseWidthModulation)開關(guān)頻率不變，改變輸出脈沖電

4、壓的寬度?(2)脈沖頻率調(diào)制方式PFM（PulseFrequencyModulation）脈寬?不變，改變開關(guān)頻率或周期。為什么實(shí)際應(yīng)用中廣泛采用PWM方式？問題思考4.輸出電壓LC濾波濾波電感的作用：對交流高頻電壓電流呈高阻抗，對直流暢通無阻濾波電容的作用：對直流電流阻抗為無窮大，對交流電流阻抗很小。直流輸出電壓中含有各次諧波電壓，在Buck開關(guān)電路的輸出端與負(fù)載之間加接一個LC濾波電路，減少負(fù)載上的諧波電壓。?如何選取LC？問題思考濾波器電抗對諧波的阻抗為：ωL濾波器電容對諧波的阻抗為：1/ωC如果：各諧波經(jīng)過濾波器后幾乎衰減為零。直流量通

5、過濾波器時其大小不受任何影響。濾波電容C在一個開關(guān)周期內(nèi)的充、放電電荷為：輸出電壓中紋波量1.1.2電感電流連續(xù)時工作特性Buck變換器有兩種可能的運(yùn)行狀況：（1）電感電流連續(xù)模式CCM(ContinuousCurrentMode)：指電感電流在整個開關(guān)周期中都不為零；（2）電感電流斷流模式DCM（DiscontinuousCurrentMode）：指在開關(guān)管T阻斷期間內(nèi)經(jīng)二極管續(xù)流的電感電流已降為零。二者的臨界：稱為電感電流臨界連續(xù)狀態(tài)：指開關(guān)管阻斷期結(jié)束時，電感電流剛好降為零。1.電流連續(xù)時只有兩種開關(guān)狀態(tài)(2)開關(guān)狀態(tài)2：T管阻斷,D管導(dǎo)

6、通(1)開關(guān)狀態(tài)1：T管導(dǎo)通,D管阻斷電流連續(xù)模式跟哪些因素有關(guān)?電感電壓與電感電流方向?yàn)榉顷P(guān)聯(lián)，所以有“-”負(fù)號問題思考1.1.3電感電流斷流時工作特性1.三種開關(guān)狀態(tài)和變壓比2.臨界負(fù)載電流3.BUCK變換器輸出電壓外特性存在第三種狀態(tài):T、D都截止。變壓比1.三種開關(guān)狀態(tài)和變壓比開關(guān)管T開通時開關(guān)管T關(guān)短，續(xù)流管D導(dǎo)通電路穩(wěn)定輸出時一般情況下，D2不如D1表示方便，用D1表示M的推導(dǎo)如下：參教材P8圖1-5，斷續(xù)和連續(xù)臨界點(diǎn)的確定D選擇：開關(guān)管T選擇：Buck變換電路的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、連續(xù)續(xù)流工作時，都有電流對負(fù)載補(bǔ)能，因此，輸出電壓脈動小

7、，帶負(fù)載能力強(qiáng)；2、續(xù)流二極管的反偏電壓等于輸入電壓，對開關(guān)管反向耐壓和續(xù)流管耐壓要求不高；缺點(diǎn)：1、Ii工作是不連續(xù)的，對電源不利，對濾波電路有要求；2、開關(guān)管T與負(fù)載串接，如T擊穿，負(fù)載電壓加大，存在安全隱患，需要保護(hù)電路；3.Buck變換器輸出電壓外特性變換器的變壓比（或輸出電壓）與占空比和負(fù)載電流的函數(shù)關(guān)系稱為外特性。電感電流連續(xù)時，變壓比等于占空比，輸出電壓與負(fù)載電流無關(guān)。控制特性是線性的。在電感電流斷流的情況下，控制特性是非線性的。外特性從線形到非線形的轉(zhuǎn)折點(diǎn)由臨界負(fù)載電流確定。設(shè)BuckDC/DC變換器如下圖。電源電壓Vs=147

8、～220V，額定負(fù)載電流11A，最小負(fù)載電流1.1A，開關(guān)頻率20KHz。要求輸出電壓Vo=110V；紋波小于1%。要求最小負(fù)載時電感電流不斷流。計算