《电力电子技术》Buck降压斩波电路

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3.2,降压变换电路,电力电子技术,图降压变换电路,3.2,降压变换电路,一,.,电路组成,：,1.Ud,为直流电压源；,1.,降压变换电路,是一种输出电压的平均值低于输入直流电压的变换电路。,2.VT,是电力电子器件 （目前都用全控型器件）；,3.VD,为续流二极管；,4.L,为滤波电感；,5.C,是滤波电容；,6.R,为负载,2.,应用：,开关电源及直流电动机驱动，如：,UPS,，手机、笔记本等便携式设备的直流电源，无轨电车、地铁列车、电动汽车的无级变速控制等。,新课,：,导入：,二,.,工作原理：,依据电路参数的不同，本电路可以工作在电感电流连续状态、电感电流临界连续状态及电感电流断续状态；下面以电感电流连续时为例。,1.,VT,导通时：,忽略输出电压的纹波,：,降压变换电路,VT,导通时等效电路,降压变换电路,U,O,为输出电压的平均值,降压变换电路,*,波形如图所示,二,.,工作原理：,*,波形如图所示,(,续上一页,),二,.,工作原理：,二,.,工作原理：,2.VT,断开时：,忽略输出电压的纹波,：,电源脱离电路，,电感,释放,已经储存了能量，,向负载供电，,i,L,经,VD,续流。,VD,导通，,降压变换电路,VT,断开时等效电路,降压变换电路,等效电路如图,*,波形如图所示,二,.,工作原理：,*,波形如图所示,(,续上一页,),二,.,工作原理：,3.,在稳定条件下，,VT,周期性导通、关断，则电压、电流波形周期性重复，,如图所示。,二,.,工作原理：,3.,在稳定条件下，,VT,周期性导通、关断，则电压、电流波形周期性重复，,如图所示。,(,续上一页,),二,.,工作原理：,U,O,只与,D,有关。,在,D,的变化范围内，改变,D,值就可以改变输出电压平均值的大小，即,Uo,只与,D,有关。,三,.,数量关系：,1.,在稳定条件下，一个周期内电感电流平均增量为零的现象称为电感伏秒平衡。,i=0,，从而,=0,，则有电感 伏秒平衡方程：,三,.,数量关系：,2.,忽略所有元件的损耗，则输入功率等于输出功率，即：,因此，输入电流平均值,I,d,与负载电流平均值,I,o,的关系为：,三,.,数量关系：,3.,流过电感电流的峰,-,峰值,I,L,：,三,.,数量关系：,4.,维持电感电流临界连续的电感值,L,O,：,电感电流临界时的波形如右图所示，此时,I,1,=0,5,）电感电流临界时负载电流平均值,I,OK,:,结论：,临界负载电流,I,OK,是保证电感电流连续的最小值与输入电压,U,d,、电感,L,、开关频率,f,及占空比,D,有关；,开关频率,f,越高、电感,L,越大、,I,OK,越小，越容易实现电感电流连续工作模式。,实际负载电流,IOI,OK,时，电感电流连续；,IO=IOK,时，电感电流临界连续；,IOIOK,时，电感电流断续。,三,.,数量关系：,5.,电感电流连续时输出电压纹波,U,O,/U,O,：,假设电感电流,i,L,中所有纹波分量都通过电容，直流分量都通过电阻。图中阴影部分面积表示,T,S,/2,时间内电容充电或放电的电荷。,结论,： 选择合适的,LC,值可以纹波电压的大小。,纹波电压的大小与负载无关。,巩固练习,数量关系计算：,1.,有一开关频率,100kHz,的降压斩波电路，输入电压为,20V,，占空比,0.8,，输出电流,4A,连续，要求输出纹波电压小于,10mV,，求：,1,）维持电感电流临界连续的电感值,LO,；,2,）滤波电容,C,的最小值。,巩固练习,数量关系计算：,2.,有一开关频率,50kHz,的降压斩波电路，电感电流连续，电感值,L=0.05mH,，输入电压,Ud,为,15V,，输出电压,Uo=10V,。,求：,1,）占空比,D,的大小；,2,）电感中电流的峰,-,峰值,I,L,;,3,）若允许输出电压纹波,U,O,/U,O,=5%,时，滤波电容,C,的最小值。,