直流變換器斬波電路

最基本的斬波電路如圖形1所示，斬波器負(fù)載為R，當(dāng)開(kāi)關(guān)S合上時(shí)，uo=uR=Ud,并持續(xù)t1時(shí)間。當(dāng)開(kāi)關(guān)切斷時(shí)uo=uR=0,并持續(xù)t2時(shí)間，T=t1＋t2為斬波器的工作周期，斬波器的輸出波形見(jiàn)圖1(b)。若定義斬波器的占空比D=t1/T,則從波形圖可以獲得輸出電壓平均值為

（a）電路(b)波形

圖1直流變換器斬波電路

圖1所示的直流變換器在使用時(shí)輸出紋波較大，為降低輸出紋波，在輸出端接入電感L、電容C濾波電容，如圖2（a）所示，圖中V2為續(xù)流二極管。這就是降壓（Buck）式變換器，其輸出電壓平均值Uo總是小于輸入電壓Ud。通過(guò)電感中的電流（iL）是否連續(xù)，取決于開(kāi)關(guān)頻率、濾波電感L和電容C的數(shù)值。

（a）電路(b)波形

圖2 降壓式（Buck）變換器

當(dāng)電路工作頻率較高，若電感和電容量足夠大并為理想元件，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，可以認(rèn)為輸出電壓為常數(shù)。當(dāng)晶體管V1導(dǎo)通時(shí)，電感中電流呈線性上升，因而

Ud－Uoa=L(iomax－iomin)/ton=L△ion/ton

式中ton是晶體管導(dǎo)通時(shí)間。

當(dāng)晶體管截止時(shí)，電感中電流不能突變，電感上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使二極管導(dǎo)通，這時(shí)

Uoa=L(iomax－iomin)/toff=L△ioff/toff

式中toff為晶體管截止時(shí)間。在穩(wěn)態(tài)時(shí)△ion=△ioff=△i。

因?yàn)殡姼袨V波保持了直流分量，消除了諧波分量。輸出電流平均值為

Ioa=(iomax＋iomin)/2=Uoa/RL(3.4)