當(dāng)前位置:首頁檢測中心基礎(chǔ)知識(shí) │ 幾種斬波電路的工作原理

幾種斬波電路的工作原理

  • 瀏覽次數(shù):54554次
  • 發(fā)布時(shí)間:2015/11/28 22:04:24
  • 作者:ly_yinhe

  斬波器是一種將電壓值固定的直流電,轉(zhuǎn)換為另一固定電壓或可調(diào)電壓的裝置,一般是指直流對(duì)直流的轉(zhuǎn)換。斬波電路是斬波器的核心組成部分,負(fù)責(zé)將輸入電壓轉(zhuǎn)換成目標(biāo)輸出電壓。根據(jù)輸入輸出電壓大小、極性,斬波電路可分為降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路等,下面本文主要介紹以上幾種斬波電路的工作原理。

降壓斬波電路

降壓斬波電路(Buck Chopper)原理圖及波形圖

圖1:降壓斬波電路(Buck Chopper)原理圖及波形圖

  如上圖1:降壓斬波電路原理圖及波形圖所示,圖中V為全控型器件,選用IGBT;D為續(xù)流二極管。由圖1中V的柵極電壓波形UGE可知,當(dāng)V處于通態(tài)時(shí),電源Ui向負(fù)載供電,UD=Ui。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí),負(fù)載電流經(jīng)二極管D續(xù)流,電壓UD近似為零,至一個(gè)周期T結(jié)束,再驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通,重復(fù)上一周期的過程。負(fù)載電壓的平均值為:

b

  式中ton為V處于通態(tài)的時(shí)間,toff為V處于斷態(tài)的時(shí)間,T為開關(guān)周期,α為導(dǎo)通占空比,簡稱占空比或?qū)ū?α=ton/T)。由此可知,輸出到負(fù)載的電壓平均值UO最大為Ui,若減小占空比α,則UO隨之減小,由于輸出電壓低于輸入電壓,故稱該電路為降壓斬波電路。

升壓斬波電路

升壓斬波電路(Boost Chopper)原理圖及波形圖

圖2:升壓斬波電路(Boost Chopper)原理圖及波形圖

  如上圖2:升壓斬波電路原理圖及波形圖所示,電路也使用一個(gè)全控型器件V。由圖2中V的柵極電壓波形UGE可知,當(dāng)V處于通態(tài)時(shí),電源Ui向電感L1充電,充電電流基本恒定為I1,同時(shí)電容C1上的電壓向負(fù)載供電,因C1值很大,基本保持輸出電壓UO為恒值。設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為ton,此階段電感L1上積蓄的能量為Ui*I1*ton。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)Ui和L1共同向電容C1充電,并向負(fù)載提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時(shí)間為toff,則在此期間電感L1釋放的能量為(UO-Ui)*I1*toff。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí),一個(gè)周期T內(nèi)電感L1積蓄的能量與釋放的能量相等,即:

c

  上式中的T/toff≥1,輸出電壓高于電源電壓,故稱該電路為升壓斬波電路。

升降壓斬波電路

升降壓斬波電路(Boost-Buck Chopper)原理圖及波形圖

圖3:升降壓斬波電路(Boost-Buck Chopper)原理圖及波形圖

  如上圖3:升降壓斬波電路原理圖及波形圖所示,電路的基本工作原理是:當(dāng)可控開關(guān)V處于通態(tài)時(shí),電源Ui經(jīng)V向電感L1供電使其貯存能量,同時(shí)C1維持輸出電壓UO基本恒定并向負(fù)載供電。此后,V關(guān)斷,電感L1中貯存的能量向負(fù)載釋放。可見,負(fù)載電壓為上負(fù)下正,與電源電壓極性相反。輸出電壓為:

d

  若改變導(dǎo)通比α,則輸出電壓可以比電源電壓高,也可以比電源電壓低。當(dāng)0<α<1/2時(shí)為降壓,當(dāng)1/2<α<1時(shí)為升壓。

Cuk斬波電路

Cuk斬波電路原理圖

圖4:Cuk斬波電路原理圖

  如上圖4:Cuk斬波電路原理圖所示,電路的基本工作原理是:當(dāng)可控開關(guān)V處于通態(tài)時(shí),Ui—L1—V回路和負(fù)載R—L2—C2—V回路分別流過電流。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí),Ui—L1—C2—D回路和負(fù)載R—L2—D回路分別流過電流,輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。輸出電壓為:

e

  若改變導(dǎo)通比α,則輸出電壓可以比電源電壓高,也可以比電源電壓低。當(dāng)0<α<1/2時(shí)為降壓,當(dāng)1/2<α<1時(shí)為升壓。

Sepic斬波電路

Sepic斬波電路原理圖

圖5:Sepic斬波電路原理圖

  如上圖5:Sepic斬波電路:原理圖所示,電路的基本工作原理是:可控開關(guān)V處于通態(tài)時(shí),Ui—L1—V回路和C2—V—L2回路同時(shí)導(dǎo)電,L1和L2貯能。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí),Ui—L1—C2—D—R回路及L2—D—R回路同時(shí)導(dǎo)電,此階段Ui和L1既向R供電,同時(shí)也向C2充電,C2貯存的能量在V處于通態(tài)時(shí)向L2轉(zhuǎn)移。輸出電壓為:

f

  若改變導(dǎo)通比α,則輸出電壓可以比電源電壓高,也可以比電源電壓低。當(dāng)0<α<1/2時(shí)為降壓,當(dāng)1/2<α<1時(shí)為升壓。

Zeta斬波電路

Zeta斬波電路原理圖

圖6:Zeta斬波電路原理圖

  如上圖6所示:Zeta斬波電路原理圖所示,電路的基本工作原理是:當(dāng)可控開關(guān)V處于通態(tài)時(shí),電源Ui經(jīng)開關(guān)V向電感L1貯能。當(dāng)V處于斷態(tài)后,L1經(jīng)D與C2構(gòu)成振蕩回路,其貯存的能量轉(zhuǎn)至C2,至振蕩回路電流過零,L1上的能量全部轉(zhuǎn)移至C2上之后,D關(guān)斷,C2經(jīng)L2向負(fù)載R供電。輸出電壓為:

g

  若改變導(dǎo)通比α,則輸出電壓可以比電源電壓高,也可以比電源電壓低。當(dāng)0<α<1/2時(shí)為降壓,當(dāng)1/2<α<1時(shí)為升壓。


Copyright 2010-2017 m.myyfit.com, All Rights Reserved 湖南銀河電氣有限公司 版權(quán)所有 湘ICP備09002592號(hào)-5