【電源百科】直流穩(wěn)壓電源斬波電路
2017-6-26 11:36:02??????點擊：
定義
《電力電子技術(shù)》第4章定義：直流穩(wěn)壓電源斬波電路是一種將電壓恒定的直流穩(wěn)壓電源電變換為電壓可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源電的電力電子變流裝置，亦稱直流穩(wěn)壓電源斬波器或DC/DC變換器。
注：這里DC/DC變換一般指直接將直流穩(wěn)壓電源電變?yōu)榱硪恢绷鞣€(wěn)壓電源電，不包括直流穩(wěn)壓電源—交流—直流穩(wěn)壓電源。
1直流穩(wěn)壓電源斬波直流穩(wěn)壓電源電路原理
PWM的一種典型應(yīng)用就是直流穩(wěn)壓電源斬波電路，所以PWM的原理同樣適合于直流穩(wěn)壓電源斬波電路，這里通過PWM的實現(xiàn)過程來論證直流穩(wěn)壓電源斬波電路的原理。
最簡單的PWM波形實現(xiàn)過程
最簡單直流穩(wěn)壓電源斬波電路圖及輸出直流穩(wěn)壓電源電壓波形
S是可控開關(guān)，R為純電阻負載。當S閉合時，輸出直流穩(wěn)壓電源電壓U=Uo；當S關(guān)斷時，輸出直流穩(wěn)壓電源電壓U=0，輸出波形如上圖所示。假設(shè)開關(guān)S通斷的周期T不變，導(dǎo)通時間為ton，關(guān)斷時間為toff，則輸出直流穩(wěn)壓電源電壓的平均值U可表示為
其中a就是占空比：d
通過改變a的值就可以改變輸出直流穩(wěn)壓電源電壓平均值的大小，實現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源電壓變換的功能。
2直流穩(wěn)壓電源斬波電路的控制方式
從直流穩(wěn)壓電源斬波電路的原理我們可以知道，調(diào)節(jié)占空比a的值就可以調(diào)節(jié)輸出直流穩(wěn)壓電源電壓平均值的大小，所以直流穩(wěn)壓電源斬波電路的控制方式有三種。
1、脈寬調(diào)制控制方式：也就是我們普遍應(yīng)用的PWM方式，即維持T不變，改變ton。在這種控制方式中，輸出直流穩(wěn)壓電源電壓波形的周期或頻率是不變的，因此輸出諧波的頻率也是不變的，這使得濾波器的設(shè)計變得較為容易，并得到普遍應(yīng)用。
2、脈沖頻率調(diào)制控制方式：即維持ton不變，改變T。在這種控制方式中，由于輸出直流穩(wěn)壓電源電壓波形的周期或頻率是變化的，因此輸出諧波的頻率也是變化的，這使得濾波器的設(shè)計比較困難，輸出波形諧波干擾嚴重，一般很少采用。
3、調(diào)頻調(diào)寬混合控制方式：這種控制方式不但要改變ton和也要改變T，其特點是：可以使大大提高輸出的范圍，但由于頻率是變化的，也存在著設(shè)計濾波器較難的問題。
3直流穩(wěn)壓電源斬波電路的分類
根據(jù)輸入輸出直流穩(wěn)壓電源電壓大小、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，關(guān)于這幾種直流穩(wěn)壓電源斬波電路的詳細介紹請參考：幾種斬波電路的工作原理。
4直流穩(wěn)壓電源斬波電路的應(yīng)用
01直流穩(wěn)壓電源斬波電路的調(diào)壓功能
直流穩(wěn)壓電源斬波電路通過周期性地快速開通、關(guān)斷，把輸入直流穩(wěn)壓電源電壓斬成一系列的方便調(diào)節(jié)的脈沖直流穩(wěn)壓電源電壓，改變脈沖列的脈沖寬度或頻率可以調(diào)節(jié)輸出直流穩(wěn)壓電源電壓的平均值，因此直流穩(wěn)壓電源斬波器的基本作用是進行直流穩(wěn)壓電源電壓的變換，即調(diào)壓作用。
利用直流穩(wěn)壓電源斬波電路的調(diào)壓功能，直流穩(wěn)壓電源斬波電路廣泛應(yīng)用于直流穩(wěn)壓電源供電電源。在各種應(yīng)用場合中，不同用電設(shè)備所需要的直流穩(wěn)壓電源供電直流穩(wěn)壓電源電壓的等級不同，采用直流穩(wěn)壓電源斬波電路可以將單一的、不穩(wěn)定的直流穩(wěn)壓電源輸入直流穩(wěn)壓電源電壓變換成負載所需要的穩(wěn)定的、不同直流穩(wěn)壓電源電壓等級的直流穩(wěn)壓電源供電直流穩(wěn)壓電源電壓。因為直流穩(wěn)壓電源斬波器工作在開關(guān)狀態(tài)，因此這種類型的直流穩(wěn)壓電源供電電源也稱為開關(guān)電源。開關(guān)電源在計算機、通信等各個領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。
02直流穩(wěn)壓電源斬波電路的調(diào)阻功能
將直流穩(wěn)壓電源斬波電路和一個固定電阻相并聯(lián)，通過直流穩(wěn)壓電源斬波電路的斬波作用，可以調(diào)節(jié)并聯(lián)等效電阻的阻值，這一過程稱為調(diào)阻。
03直流穩(wěn)壓電源斬波電路的調(diào)磁功能
將直流穩(wěn)壓電源斬波器串聯(lián)在電機的勵磁回路中，通過斬波作用調(diào)節(jié)勵磁直流穩(wěn)壓電源電流，從而調(diào)節(jié)電機的磁場大小，這一過程稱為調(diào)磁。
直流穩(wěn)壓電源電機的轉(zhuǎn)速取決于電樞直流穩(wěn)壓電源電壓及磁場的大小，通過直流穩(wěn)壓電源斬波器的調(diào)壓作用，可以調(diào)節(jié)電機的電樞直流穩(wěn)壓電源電壓，達到調(diào)速的目的。同樣通過直流穩(wěn)壓電源斬波器的調(diào)磁作用，可以調(diào)節(jié)電機的磁場及勵磁直流穩(wěn)壓電源電流，也可以達到調(diào)速的目的。直流穩(wěn)壓電源電機調(diào)速在地鐵、城市無軌電車、電動汽車等運輸車輛上得到了廣泛的應(yīng)用。
04直流穩(wěn)壓電源斬波電路的直流穩(wěn)壓電源電壓隔離功能
直流穩(wěn)壓電源斬波電路的工作方式是把輸入直流穩(wěn)壓電源電壓斬波成為高頻脈沖直流穩(wěn)壓電源電壓，將此脈沖直流穩(wěn)壓電源電壓通過高頻變壓器隔離后再進行濾波，可以得到與輸入直流穩(wěn)壓電源電壓相互隔離的直流穩(wěn)壓電源輸出直流穩(wěn)壓電源電壓，從而使直流穩(wěn)壓電源斬波器應(yīng)用在輸入、輸出之間需要隔離的直流穩(wěn)壓電源電壓場合中。
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