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第一章DC-DCConverter直流变换器,,按主电路器件半控型/全控型,直流变换器的分类,按输入输出电压降压式/升压式/升－降压式,按工作范围单象限/双象限/四象限,按电路结构单元电路/多元电路（单重、多重）,按输入输出电隔离非隔离/隔离正激、反激、自激）,按输入滤波结构电流源/电压源,按器件开关方式硬开关电路/软开关电路,第一章DC-DCConverter,,多元多重结构,元－－从电源侧看，差分时的基本电路（n个）；重－－从负载侧看，差分时的基本电路（m个）合并应用－－多重复用技术,n元n重结构,n元单重结构,第一章DC-DCConverter,,1-1BuckConverter,1-2BoostConverter,1-3Buck-BoostConverter,1-4CukConverter,1-5多象限变换器,1-6变压器隔离DC-DC变换器,1-7常用PWM集成控制芯片*,条件假设,,1、理想开关器件；,2、L、C无损耗，无寄生参数；,3、电源Ui内阻为零，无分布参数；,4、开关频率fs远大于截止频率fc,1-1BuckConverter,,,电感电流连续CCM-ContinuousCurrentMode临界断续DCM-DiscontinuousCurrentMode电压纹波,,电流的不同状态,1,★电流连续状态,稳定状态下,伏秒平衡原则,直流变压器性质,设电感/电容损耗为零,,★电流临界状态,充电,放电,,,★电流断续状态,D对UO的调节规律,,,输出电压的纹波和谐波,设稳态连续△IO→C、IO→R而ILIO,2,,输出电压的谐波,未经滤波的输出电压，即二极管反压的富氏级数,,,,,电路内阻的影响CCM,设S与D的通态电阻相同，为ron电感寄生电阻为rL,3,电源效率,相当于电源内阻,由电感临界电流平均值,得,其中,若负载稳定，则L过小，IS-on-Max和△UO过大，故一般取,由输出电压纹波幅值,得,或,,仿真分析,5,例计算临界电感；计算电压纹波；,临界电感250uH电压纹波0.166V300uH470uF；1.66V300uH47uF,,,,,仿真分析,5,,1-2BoostConverter,,,电感电流连续临界断续电压纹波,,电流的不同状态,1,★电流连续状态,稳定状态下,直流升压变压器,S导通期间电感电流增量等于S关断期间电感电流减小量，有,,★电流临界状态,,,★电流断续状态,输入电流保护输出电压保护,泵升电压,,输出电压纹波,设稳态连续△IO→C、IO→R,2,,3,例Ui1236V，Uo48V，Pomax120W，fs50kHz。选取保持断续状态的L量。,（与Ui1236V无关）,D的取值范围,,仿真分析,4,,D0.75,D0.50,,,D0.25,fS50kHz,1-3Buck-BoostConverter,,,,,,,Buck-BoostConverter,,B-B.ConverterBuck串联Boost,,连续与临界状态,1,,,,电流断续状态,2,例f20kHz,L0.05mH,Ui15V,Uo10V,Po10W,C足够大。判断电流状态连续否,,,D0.4;Ioc1.8A；Io1A断续,输入电流保护输出电压保护,,仿真分析,4,,D0.4,Buck-BoostConverter,★I/O电流脉动较大应加滤波器,fS20kHzPo10W,1-4CukConverter,,,,,,CukConverter,,CukConverterBoost串联Buck,,,★Cuk电路分析,,★Cuk电路分析,,1-5多象限斩波电路,,,,一、双象限半桥式斩波器,BuckConverter,BoostConverter,双象限运行，电流、功率可逆,并联,,双象限半桥式斩波器,,★设L足够大；稳态；R0,,,对电机负载，E由Ui而来,对蓄电池负载，E不由Ui决定,,,,,二、四象限全桥式斩波器,正接短接,四象限运行，电压、电流、功率均可逆,半桥并联,反接短接,开关器件动作规律每臂两个开关不同时断开不同时导通即同臂互补动作（实际存在闭锁时间）,,四象限全桥式斩波器,,★设L足够大；稳态；R0,,,,,双极性单PWM控制,,,1,★对角线互补控制（正接反接）,,单极性双PWM控制,,,2,★同臂反相控制（正接短接）,输出如何为负,1-6带变压器隔离的直流变换电路,,★前述变换器的不足1、无隔离；2、传输比限制；3、单路输出,引入隔离变压器均可克服,★隔离形式1、单端；2、并联；3、半桥；4、全桥,★比较条件1、D0.5；2、输入功率相同,,单端式（Buck-Boost,▲S电压Usm应力大,△线路简单（MRT）,▲开关通态平均电流Ism2Ii,▲需磁复位,▲变压器利用率低,●适用于200W以下容量,1-6带变压器隔离的直流变换电路,,,并联式推挽式）,S1、S250互补动作,△开关通态平均电流IsmIi,△无需磁复位MRT,▲变压器利用率低,●适用于Ui小Ii大的条件,,▲S电压应力Usm2Ui,1-6带变压器隔离的直流变换电路,,,半桥式,▲开关通态平均电流Ism2Ii,△变压器利用率高,S1、S250互补动作,△S电压应力UsmUi,△无需磁复位MRT,●适用于Ui大Ii小的条件,1-6带变压器隔离的直流变换电路,,,全桥式,△开关通态平均电流IsmIi,△变压器利用率高,S1、S250互补动作,△S电压应力UsmUi,△无需磁复位MRT,●适用于大（1kW以上）功率要求,▲线路复杂、S多、N1大,,★1、交变磁化,一,磁性材料的工作状态,★2、单向磁化,★3、偏直磁化,△铁心利用率高,△剩磁无限制,▲铁心损耗大,▲铁心利用率低,△剩磁要小（加气隙）,△铁心损耗小,△铁心损耗很小,△加气隙增电流,▲铁心利用率很低,,正激变换器ForwardConverter,,二,★以Buck电路为基础的正激变换器,剩磁的危害,T的原、副边同时工作正激,①S开通,②S关断剩磁电感、漏感电流急剧变化→关断电压尖峰,▲剩磁剩余能量,,正激变换器ForwardConverter,,二,磁复位技术,①转移消耗,,正激变换器ForwardConverter,,二,磁复位技术,②再生反馈,,正激变换器ForwardConverter,,一,磁复位技术,③强迫去磁,,实用电路,,正激变换器ForwardConverter,,一,双端正激变换器,△S电压应力UsmUi,,反激变换器FlybackConverter,,,二,以Buck-Boost电路为基础的反激变换器,,▲变压器耦合电感,多路输出,隔离,L1、L2交替工作,,L1蓄能,L2释能,,反激变换器原理分析,,★设临界状态；Φ在直线段以单线变化,,N1/N2k,,,S导通,S关断（EM连续）,电压传输比,,反激变换器注意事项,临界状态，tT时，i20。即,N1/N2k,★1、应选择电流断续状态工作。即,否则，电流连续将加大剩磁。,★2、S关断时，toff过小，即D过大，会加大S的电压应力。,,自激变换器RoyerConverter,,,三,通电后，设V1开通较快,,换流过程,,,自激变换器RoyerConverter,,三,开关频率,1-7常用PWM集成控制器,,
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