电子知识讲座1

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第一节：概述,定义DC-DC：只对直流参数进行变换的电路,一般结构：,直流电源,DC-DC,主电路,负载,控制电路,一.直流变换电路的分类,1.换流过程分为:,电压换流,电流换流,2.,降压电路,升压电路,升降压电路 或,1,单向限电路,双向限电路,四象限电路,3.,均为一个方向,和 其中之一改变方向,均改变方向,4.,单相电路:只有一个电路,m相电路:有m个基本电路,采用时分复用的方法,二.理想直流变换应具备的性能,1.输入输出端的电压均为平滑直流,无交流谐波分量,2.输出阻抗为零,3.快速动态响应,抑制能力强,4.高效率小型化,2,3.1.,Driving:,电车,地铁,电动汽车,火车,3.2.直流电机调速系统,3.3.照明,氙灯,ballast,3.4.switching power supply,Eg.Adapter,VRM,四.,Typical topologies:Buck,Boost,Buck-Boost,Cuk,三.Application,3,第二节:单象限降压型电路,一.电路,T是全控元件(GTR,GTO,MOSFET,IGBT),当 时,T导通,D:续流二极管,L0和C0组成LPF,4,5,二.工作原理,当 时,控制信号使得T导通,D截止,向L0充磁,向C0充电,当 时,T截止,D续流,U0靠C0放电和L0中电流下降维持,三.假设:,1.T,D均为理想器件,2.L0较大,使得在一个周期内电流连续且无内阻,3.直流输出电压U0为恒定,4.整个电路无功耗,5.电路已达稳态,6,四.电路各点的波形,7,五.电路分析,1.电感电流,i,L,表达式,当,储能,(1),当 时,达到最大值,(2),当 时,放能,(3),当 时,达到最小值,(4),由于电路达到了稳态,8,所以(2)式改写为:,(5),2.伏秒平衡定律的证明：,电流增量：,由式4得到：,6,所以有,得：,这就是电感的伏秒平衡，实际是对 的积分，即平均值为零,平均电流,(7),(8),(9),9,3.输出电压增益,输出电压平均值,输入电压平均值,由(8)式得:,(10),当,D,改变,U,0,改变,4.输入电流平均值Id,输入功率,电流,输出电压,输出电流,10,5.输出电压纹波分析,当 但 为有限值,电感电流,电容电流,负载电流,情况1:,C充电,情况2:,C放电,11,当 时,电容充电,其电荷量为Q,实际上就是图 中的阴影局部的面积,在 时,阴影局部的面积为:,在 时,阴影局部的面积为:,12,把式(7)代入上式得:,所以当 与 给定后,当 最大时,用 ,的最大值 为,13,6.保持电流连续的临界电感值,由 的图形可知,由(7)式可知,当 时,电流处于,临界连续状态,当 取最大值时,当 时,处于连续状态,14,六.电流断续时的状况,1.求Av,根据伏秒平衡律:,2.求Dp,平均电流:,DT,T,DT,DpT,15,解得:,16,七、,Typical Applications,Buck,Three Phases,Inverters,AC motor,交流调,速系统,Buck,Signal Phases,Inverters,Hid Lamp,illumining,system,Buck,Low v/high I,Load,Switching power supple,system,二次电源,Buck,High V/Low I,Load,Switching power supple,system,一次电源,17,作业,1，比较CCM和DCM工作时，电压增益和电流增益公式，电感上电压的差异。,2，试述CCM和DCM工作的优缺点。,3，试述伏秒平衡和电荷平衡定律。,4，画出电容器高频等效电路，并说明其频率特性。,18,第三节:单象限升压型直流变换电路,一.电路,二.工作原理,当,三.连续模型分析,1.直流增益Av,根据伏秒平衡律:,19,说明:1)所以 是升压电路,2)可以调压,Two Modes:,能量的传输,Mode1:0tDT,T is on D is off,the current,i,L,increase,the equivalent circuit,Mode2:DTt1,0.5,I,0,0,时区,B,D=0.5,I,0,=0,时区,C,D0.5,I,0,0,控制信号与占空比D的关系,最大控制电压,45,工作过程分析:,只讨论D=0.5,因为,不能on,而VD1与VD3on,当,但,当,46,(三)直流增益:,双极性桥式直流变换器,实质上是一个线性放大器,四.电流脉动计算,(5-178),47,