第五直流斩波剖析课件.ppt

1、斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-1第第 5 章章直流变换器直流变换器(DC-DC变换器变换器)斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-2本章内容本章内容5.15.1 降压变换器（降压变换器（BUCK变换器）变换器）5.25.2 升压变换器（升压变换器（BOOST变换器）变换器）5.35.3 升降压变换器（升降压变换器（BUCK-BOOST变换器）变换器）5.45.4 丘克变换器（丘克变换器（CUK变换器）变换器）5.55.5 多象限直流变换器多象限直流变换器5.65.6 多相多重直直变换器多相多重直直变换器5.75.7 带隔离变压器的直带隔离变压器的直直

2、变换器直变换器斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-3概概 述述1、直流电压的调节方式、直流电压的调节方式（1）线性调节方式）线性调节方式v通过与负载相串联通过与负载相串联的线性元件来调节的线性元件来调节电压电压v损耗大、效率低损耗大、效率低（2）开关调节方式）开关调节方式v通过电子开关的闭通过电子开关的闭合合/断开来调节电压断开来调节电压斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-42、直、直直变换采用开关调节方式直变换采用开关调节方式3、直、直直变换技术的应用直变换技术的应用直流调速系统直流调速系统：如地铁动车、无轨电车、其：如地铁动车、无轨电车、其它蓄电池供

3、电的电动车辆等，在此领域称它蓄电池供电的电动车辆等，在此领域称直直流斩波流斩波技术技术开关电源开关电源：如通信电源、电脑、移动电话电：如通信电源、电脑、移动电话电源等，在此领域称源等，在此领域称直直直变换直变换技术技术斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-54、直、直直变换器的分类：直变换器的分类：根据输入、输出电压大小分为：根据输入、输出电压大小分为：v降压型降压型 U0 Ui Boost 型型v 升降压型升降压型 Buck-Boost 型型 Cuk 型型根据输出电压、输出电流方向分为：根据输出电压、输出电流方向分为：v第一象限第一象限 Uo 0,Io 0v第二象限第二象限

4、 Uo 0,Io E，iA 0。2、再生状态：再生状态：T1始终关断，始终关断，T2、D2交交替导通，替导通，UL E，iA 0，iA可正可负，位可正可负，位于第一、二象限于第一、二象限 能量双向流动能量双向流动斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-32二、混合桥式两象限直流变换器（二、混合桥式两象限直流变换器（B型直流变换型直流变换器器）1、电动状态：电动状态：T1始终导通，始终导通，D1始终截止始终截止，T2、D2交替导通，交替导通，UL E 0，iA 0。2、再生状态：再生状态：T1始终关断，始终关断，D1始终导通，始终导通，T2、D2交替导通，交替导通，UL 0，E

5、0，UL 0。3、特点：特点：iA 0，UL可正可负，位于可正可负，位于 第一、四象限。第一、四象限。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-33三、四象限直流变换器三、四象限直流变换器 T1、D2 T4、D3B型两象限斩波器型两象限斩波器 iA 0，VL可正可负，可正可负，位于第一、四象限。位于第一、四象限。T2、D1 T3、D4B型两象限斩波器（左右翻转）型两象限斩波器（左右翻转）iA 0，iL线性增大；线性增大；开关断开开关断开：D2续流，续流，uL0，iL线性减小。线性减小。1、电路结构、电路结构斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-42+-dU+-C

6、RToU图5.26 理想的单端正激变换器电路1D2DL1N2NLi+-LuDNNUUdo12电路达到稳态后：电路达到稳态后：输出电压输出电压Uo与占空比与占空比D成正比，与降压变换器类似。成正比，与降压变换器类似。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-43+-dU+-CRToU图5.26 理想的单端正激变换器电路1D2DL1N2NLi+-Lu实际上该电路不能使用，实际上该电路不能使用，原因是：原因是：变压器有激磁电感变压器有激磁电感L Lm m，开关断开过程中激磁能量，开关断开过程中激磁能量无处泄放无处泄放变压器绕组产生很高的电压变压器绕组产生很高的电压击穿开关管击穿开关管

7、即使即使开关管没被击穿，开关管没被击穿，变压器激磁能量的增加变压器激磁能量的增加变变压器磁通饱和压器磁通饱和变压器绕组短路变压器绕组短路开关管过流损坏开关管过流损坏 单端变换器必须要有一个泄放变压器激磁单端变换器必须要有一个泄放变压器激磁能量的回路，使变压器磁通复位！能量的回路，使变压器磁通复位！斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-443、单端变换器必须遵循的原则、单端变换器必须遵循的原则磁通复位磁通复位（去磁）原则（去磁）原则要求在每个周期结束时，变压器磁芯中的磁要求在每个周期结束时，变压器磁芯中的磁通通增量增量为零（即磁通复位），否则磁通将不为零（即磁通复位），否则磁通

8、将不断增加，导致磁芯饱和，造成开关管损坏。断增加，导致磁芯饱和，造成开关管损坏。+-dU+-CRToU图5.26 理想的单端正激变换器电路1D2DL1N2NLi+-Lu斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-45（二）、实用（二）、实用单端正激式变换器单端正激式变换器1、电路结构、电路结构N1：原边绕组原边绕组N2：副边绕组副边绕组N3：去磁绕组去磁绕组斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-46S断开，去磁期间断开，去磁期间(tonton+tm)：D1截止，截止，D2、D3导通，导通，i iL L、i im m线性减小，线性减小，i im m经经N3、D3反馈

9、到电源反馈到电源Ud中中2、工作原理、工作原理/波形分析波形分析断开，去磁以后断开，去磁以后(ton+tmTs)：D1、D3截止，截止，D2导通，导通，i iL L线性减小。线性减小。S闭合闭合(0ton)：D1导通，导通，D2、D3截止，截止，i iL L、i im m线性增长线性增长 假设假设iL连续，并且在每个周期内连续，并且在每个周期内变压器中的激磁能量都能泄放完，变压器中的激磁能量都能泄放完，变压器不饱和，激磁电感变压器不饱和，激磁电感Lm不变。不变。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-47usuD2i1S闭合闭合(0ton)：D1导通，导通，D2、D3截止，截止

10、，i iL L、i im m线性增长。线性增长。L12m1sLLminLod12LiNNiiitLuIi)345(UUNNu绕组的变压器激磁电感等效到：绕组的变压器激磁电流等效到1mmdm1d12D2d1N:LtLUiNUNNuUu斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-48usuD2i1S断开，去磁期间断开，去磁期间(tonton+tm)：D1截止，截止，D2、D3导通，导通，i iL L、i im m线性减小，线性减小，i im m经经N3、D3反反馈到电源馈到电源Ud中。中。)385(iNNi)tt(LUNNtLUi)395(UNNu0ii)t-(tLUIiUuUum31

11、3onmd31onmdmd3111sonoLmaxLd3oL斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-49d31)1(UNNuS)405(on13mtNNt磁通复位时间：usuD2i1S断开，去磁期间断开，去磁期间(tonton+tm)：)415(NN11D13max最大占空比：通常取：通常取：N3=N1，Dmax=0.5斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-50usuD2i1断开，去磁以后断开，去磁以后(ton+tmTs)：D1、D3截止，截止，D2导通，导通，i iL L线线性减小。性减小。0i0iUu)t-(tLUIi0uUu3mdsonoLmaxL3oL

12、斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-513、基本关系、基本关系 承受最大电压：承受最大电压：D1承受最大电压：承受最大电压：D2承受最大电压：承受最大电压：D3承受最大电压：承受最大电压：通常取：通常取：N3=N1dDUNNU)1(13max3dDUNNU)(32max1dDUNNU)(12max2dUNNU)1(31maxS斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-52)365(12DNNUUdo在连续工况下：)1(113maxNND 如果输出电感电流不连续，输出电压如果输出电感电流不连续，输出电压Uo将高将高于式（于式（5-36）的计算值，并随负载减小而升

13、高，）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下，在负载为零的极限情况下，Uo=(N2/N1)Ud。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-534 4、单端正激式变换器、单端正激式变换器实例实例斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-54（三）双管单端正激式变换器（三）双管单端正激式变换器斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-55（四（四）脉冲变压器隔离驱动电路）脉冲变压器隔离驱动电路 （单端正激式变换器）（单端正激式变换器）TMR1R2R3V1V2VD1VD3VD2R4+E1+E2斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院

14、5-56二、单端反激式（二、单端反激式（Flyback）变换器变换器1、电路结构、电路结构_+变压器起着储能元件的作用，可以看作是一变压器起着储能元件的作用，可以看作是一对相互耦合的电感。对相互耦合的电感。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-572、工作原理、工作原理_+（1）S导通：导通：Ud加到原边绕组上，加到原边绕组上，u1=Ud 副边感应出下副边感应出下+/上上-的电压，的电压，u2=(N2/N1)Ud，D反偏截止反偏截止 变压器储能（变压器储能（相当于一个储能电感，电感值等于绕组相当于一个储能电感，电感值等于绕组N1的电感值的电感值L1）i1线性增大，线性增大，i

15、1=(Ud/L1)t。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-582、工作原理、工作原理_+（2）S截止：截止：变压器绕组变压器绕组N1中储存的能量中储存的能量瞬间瞬间转移到绕组转移到绕组N2中中，副边感应出下，副边感应出下-/上上+的电压，的电压，u2=-Uo D导通导通，变变压器向负载释放能量压器向负载释放能量 i2线性下降，线性下降，i2=I2max-(Ud/L2)t（这时变压器的电感值等于绕组（这时变压器的电感值等于绕组N2的电感值的电感值L2）。）。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-59反激式（反激式（Flyback）变换器变换器（续）（续）3、

16、波形分析、波形分析根据根据i2在一周期结在一周期结束前是否为零可分为束前是否为零可分为断续工况、连续工况断续工况、连续工况斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-60反激式（反激式（Flyback）变换器变换器（续）（续）承受最大电压：承受最大电压：D承受最大电压：承受最大电压：odUNNUU)(21maxSdoUNNUUD)(12max)535(U)1)(d12DDNNUo在连续工况下：4、基本关系、基本关系 在断续工况下，输出电压高于式（在断续工况下，输出电压高于式（5-53）的计算）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情

17、况下，况下，Uo，因此该变换器的因此该变换器的负载不能开路负载不能开路。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-61反激式（反激式（Flyback）变换器变换器（续）（续）5 5、单端反激式变换器、单端反激式变换器实例实例斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-62三、推挽式（三、推挽式（Push-pull）变换器变换器1、电路结构、电路结构变压器原边电路：电压型变压器原边电路：电压型推挽逆变电路。推挽逆变电路。变压器副边电路：全波整变压器副边电路：全波整流电路。流电路。两个两个Forward变换器的组变换器的组合，开关管合，开关管T1、T2轮流导轮流导通，变压

18、器铁芯交变磁化。通，变压器铁芯交变磁化。+-dU+-CRToU图5.34 推挽式变换器的电路图及波形图1D2DL1N2N1T2Toiu00ttN2N1dUont2TsLiIooU(a)(b)LiIo+-oiu斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-632、工作原理、工作原理T1导通、导通、T2截止：截止：u11=Ud，uoi=(N2/N1)Ud，uL=(N2/N1Ud)-Uo，D1正偏导正偏导通，通，iD1=iL线性增长，线性增长，D2反反偏截止，偏截止，i iD2=。T1截止、截止、T2导通：导通：u12=-Ud，uoi=(N2/N1)Ud，uL=(N2/N1)Ud-Uo，D

19、1反偏截反偏截止，止，i iD=，D2正偏导通，正偏导通，i iD2=i iL L线性增长。线性增长。+-dU+-CRToU图5.34 推挽式变换器的电路图及波形图1D2DL1N2N1T2Toiu00ttN2N1dUont2TsLiIooU(a)(b)LiIo+-oiu斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-64T T1 1、T T2 2都截止：都截止：u uoioi=0=0，D D1 1、D D2 2同时续流，若不考虑激磁电流，同时续流，若不考虑激磁电流，则则i iD1D1=i=iD2D2=i=iL L/2/2。u uL L=-=-U Uo o，i iL L线性下降。线性下降

20、。+-dU+-CRToU图5.34 推挽式变换器的电路图及波形图1D2DL1N2N1T2Toiu00ttN2N1dUont2TsLiIooU(a)(b)LiIo+-oiu注：注：T1和和T2同时导通，相当同时导通，相当于变压器一次侧绕组短路，因于变压器一次侧绕组短路，因此此应避免两个开关同时导通！应避免两个开关同时导通！根据根据iL是否连续可分为是否连续可分为连续工况和断续工况。连续工况和断续工况。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-65推挽式（推挽式（Push-pull）变换器变换器（续）（续）4、特点分析、特点分析l 如果两个开关导通时间不如果两个开关导通时间不对称，使

21、会变压器中存在直对称，使会变压器中存在直流分量，因此容易发生变压流分量，因此容易发生变压器的偏磁和直流磁饱和。器的偏磁和直流磁饱和。3、波形分析、波形分析+-dU+-CRToU图5.34 推挽式变换器的电路图及波形图1D2DL1N2N1T2Toiu00ttN2N1dUont2TsLiIooU(a)(b)LiIo+-oiu斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-66推挽式（推挽式（Push-pull）变换器变换器（续）（续）5、基本关系、基本关系 原边原边T T承受最大电压：承受最大电压：原边原边D D承受最大电压：承受最大电压：副边副边D D承受最大电压：承受最大电压：)585

22、(U)(2d12DNNUo在连续工况下：dTUU2maxdDUNNU)(212maxdDUU2max 如果输出电感电流不连续，输出电压如果输出电感电流不连续，输出电压Uo将高将高于式（于式（5-58）的计算值，并随负载减小而升高）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下，在负载为零的极限情况下，Uo=(N2/N1)Ud。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-67推挽式（推挽式（Push-pull）变换器变换器（续）（续）6 6、推挽式变换器、推挽式变换器实例实例斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-68四、半桥式（四、半桥式（Half-bridg

23、e）变换器变换器+-dU+-CRoU图5.35 半桥式变换器的电路图及波形图1D2DL1N2N1T2Toiu00ttN2N1ont2TsLiIooU2N1C2CLiIo2Ud1u+-(a)(b)2Ud+-oiu1、电路结构、电路结构变压器原边电路：电压型变压器原边电路：电压型半桥逆变电路。半桥逆变电路。变压器副边电路：全波整变压器副边电路：全波整流电路。流电路。注：注：T1和和T2同时导通将造同时导通将造成桥臂贯穿短路，因此成桥臂贯穿短路，因此应避应避免两个开关同时导通！免两个开关同时导通！斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-69+-dU+-CRoU图5.35 半桥式变换器

24、的电路图及波形图1D2DL1N2N1T2Toiu00ttN2N1ont2TsLiIooU2N1C2CLiIo2Ud1u+-(a)(b)2Ud+-oiu T1与与T2交替导通，使变压器一次交替导通，使变压器一次侧形成幅值为侧形成幅值为Ud/2的交流电压。的交流电压。改变开关的占空比，就可改变输改变开关的占空比，就可改变输出电压出电压Uo。T1导通时，导通时，D1处于通态；处于通态；T2导通导通时，时，D2处于通态。处于通态。当两个开关都关断时，变压器绕当两个开关都关断时，变压器绕组组N1中的电流为零，中的电流为零，D1和和D2都都处于通态，各分担一半的电流。处于通态，各分担一半的电流。T1或或T

25、2导通时电感导通时电感L的电流逐渐的电流逐渐上升，上升，T1和和T2都关断时，电感都关断时，电感L的电流逐渐下降。的电流逐渐下降。2、工作原理、工作原理（与推挽式类似）（与推挽式类似）斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-70+-dU+-CRoU图5.35 半桥式变换器的电路图及波形图1D2DL1N2N1T2Toiu00ttN2N1ont2TsLiIooU2N1C2CLiIo2Ud1u+-(a)(b)2Ud+-oiu3、主要波形、主要波形（与推挽式类似）（与推挽式类似）4、特点分析、特点分析l 由于电容的隔直作用，半由于电容的隔直作用，半桥电路对由于两个开关导桥电路对由于两个

26、开关导通时间不对称而造成的变通时间不对称而造成的变压器一次侧电压的直流分压器一次侧电压的直流分量有自动平衡作用，因此量有自动平衡作用，因此不容易发生变压器的偏磁不容易发生变压器的偏磁和直流磁饱和。和直流磁饱和。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-71半桥式（半桥式（Half-bridge）变换器变换器（续）（续）5、基本关系、基本关系原边原边T承受最大电压：承受最大电压：副边副边D承受最大电压：承受最大电压：)595(U)(d12DNNUo在连续工况下：dTUUmaxdDUNNU)(12max 如果输出电感电流不连续，输出电压如果输出电感电流不连续，输出电压Uo将高将高于式

27、（于式（5-59）的计算值，并随负载减小而升高，）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下，在负载为零的极限情况下，Uo=(N2/N1)(Ud/2)。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-72半桥式（半桥式（Half-bridge）变换器变换器（续）（续）6 6、半桥式变换器、半桥式变换器实例实例斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-73五、全桥式（五、全桥式（Full-bridge）变换器变换器+-dU+-CRoU1D2DL1N2N3T4T2NLiIo1u+-(a)1T2T+-2u1u0t图5.36 全桥式变换器电路及波形图dUsT0t0t0t

28、2udUN2oU3uLiont/2sT/2N1+-3uIo(b)dUN2N11、电路结构、电路结构变压器原边电路：电压型变压器原边电路：电压型全桥逆变电路。全桥逆变电路。变压器副边电路：全波整变压器副边电路：全波整流电路。流电路。注：注：T1和和T2（或（或T1和和T2）同时导通将造成桥臂贯穿短同时导通将造成桥臂贯穿短路，因此路，因此应避免同一个桥臂应避免同一个桥臂上两个开关同时导通！上两个开关同时导通！斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-74+-dU+-CRoU1D2DL1N2N3T4T2NLiIo1u+-(a)1T2T+-2u1u0t图5.36 全桥式变换器电路及波形图

29、dUsT0t0t0t2udUN2oU3uLiont/2sT/2N1+-3uIo(b)dUN2N12、工作原理、工作原理（与推挽式类似）（与推挽式类似）互为对角的两个开关同时导通，同互为对角的两个开关同时导通，同一桥臂上下两开关交替导通，使变压一桥臂上下两开关交替导通，使变压器一次侧形成幅值为器一次侧形成幅值为Ud的交流电压，的交流电压，改变占空比就可以改变电压改变占空比就可以改变电压Uo。当当T1与与T4开通后，二极管开通后，二极管D1处于通处于通态；态；T2与与T3开通后，开通后，D2处于通态。处于通态。当当4个开关都关断时，个开关都关断时，D1和和 D2都处都处于通态，各分担一半的电感电流

30、。于通态，各分担一半的电感电流。T1与与T4开通或开通或T2与与T3开通时，电感开通时，电感L的电流逐渐上升，的电流逐渐上升，4个开关管都关个开关管都关断时，电感断时，电感L的电流逐渐下降。的电流逐渐下降。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-75+-dU+-CRoU1D2DL1N2N3T4T2NLiIo1u+-(a)1T2T+-2u1u0t图5.36 全桥式变换器电路及波形图dUsT0t0t0t2udUN2oU3uLiont/2sT/2N1+-3uIo(b)dUN2N13、主要波形、主要波形（与推挽式类似）（与推挽式类似）4、特点分析、特点分析l 如果如果T1、T4与与T2

31、、T3的导通的导通时间不对称，则交流电压时间不对称，则交流电压u1中中将含有直流分量，会在变压器将含有直流分量，会在变压器一次侧产生很大的直流分量，一次侧产生很大的直流分量，造成磁路饱和，因此全桥电路造成磁路饱和，因此全桥电路应注意避免电压直流分量的产应注意避免电压直流分量的产生，也可以在一次侧回路串联生，也可以在一次侧回路串联一个电容一个电容（见实例中的（见实例中的Cb），以阻断直流电流。以阻断直流电流。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-765、基本关系、基本关系 原边原边T承受最大电压：承受最大电压：副边副边D承受最大电压：承受最大电压：)605(U)(2d12DNN

32、Uo在连续工况下：dTUUmaxdDUNNU)(212max如果输出电感电流不连续，输出电压如果输出电感电流不连续，输出电压Uo将高将高于式（于式（5-60）的计算值，并随负载减小而升高）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下，在负载为零的极限情况下，Uo=(N2/N1)Ud。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-776 6、全桥式变换器、全桥式变换器实例实例斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-78五种带隔离变压器的五种带隔离变压器的DC/DC电路的比较电路的比较 电路结构电路结构 变压器利用率（单端、双端）变压器利用率（单端、双端）激磁能量

33、（去磁方法）激磁能量（去磁方法）开关器件电压应力开关器件电压应力 功率等级（应用场合）功率等级（应用场合）驱动难易程度驱动难易程度 可靠性（短路、偏磁）可靠性（短路、偏磁）斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-79五种带隔离变压器的五种带隔离变压器的DC/DC电路的比较电路的比较单端正单端正激激单端反单端反激激推挽推挽半桥半桥全桥全桥电路结电路结构构简单简单复杂复杂变压器变压器利用率利用率低低（单向（单向激磁）激磁）高高（双向（双向激磁）激磁）开关器开关器件所受件所受应力应力大大 UTmax=（1+N1/N3)UdUTmax=Ud+（N1/N2)UoUTmax=2Ud小小UT

34、max=UdUTmax=Ud激磁能激磁能量去向量去向反馈到反馈到电源电源消耗于消耗于负载负载斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-80五种带隔离变压器的五种带隔离变压器的DC/DC电路的比较电路的比较单端正单端正激激单端反单端反激激推挽推挽半桥半桥全桥全桥功率等功率等级级较大较大几百几百W几几KW小小几几W几几十十W较大较大几百几百W几几KW较大较大几百几百W几几KW最大最大几百几百W几百几百KW驱动难驱动难易程度易程度易易难难必须要必须要隔离驱隔离驱动动可靠性可靠性（贯穿短（贯穿短路、偏磁路、偏磁）高高差差有偏磁有偏磁问题问题有贯穿短有贯穿短路问题路问题有偏磁、有偏磁、贯穿

35、短路贯穿短路问题问题斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-81五种带隔离变压器的五种带隔离变压器的DC/DC电路的比较电路的比较单端正单端正激激单端反单端反激激推挽推挽半桥半桥全桥全桥占空比占空比D 0.5D 1D 0.5D 0.5D 0.5Uo/Ud(N2/N1)D(N2/N1)(D/1-D)2(N2/N1)D(N2/N1)D2(N2/N1)D开关数量开关数量 少（少（1）少（少（1）多（多（2）多（多（2）最多（最多（4）斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-82课课 堂堂 思思 考考1、以下哪些电路中的变压器激磁能量不消耗在负、以下哪些电路中的变压器激

36、磁能量不消耗在负载上载上?单端正激变换器单端正激变换器 单端反激变换器单端反激变换器 电压型推挽式变换器电压型推挽式变换器 电压型半桥变换器电压型半桥变换器 电压型全桥变换器电压型全桥变换器2、以下哪些电路中的变压器在工作时只单向激磁、以下哪些电路中的变压器在工作时只单向激磁?单端正激变换器单端正激变换器 单端反激变换器单端反激变换器 电压型推挽式变换器电压型推挽式变换器 电压型半桥变换器电压型半桥变换器 电压型全桥变换器电压型全桥变换器斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-833、从工作原理上讲，以下哪些电路的占空比调节、从工作原理上讲，以下哪些电路的占空比调节范围不会大于

37、范围不会大于0.5?单端正激变换器单端正激变换器 单端反激变换器单端反激变换器 电压型推挽式变换器电压型推挽式变换器 电压型半桥变换器电压型半桥变换器 电压型全桥变换器电压型全桥变换器4、以下哪些电路中的开关器件承受的电压大于直、以下哪些电路中的开关器件承受的电压大于直流输入电压流输入电压?单端正激变换器单端正激变换器 单端反激变换器单端反激变换器 电压型推挽式变换器电压型推挽式变换器 电压型半桥变换器电压型半桥变换器 电压型全桥变换器电压型全桥变换器斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-845、以下哪些电路中的开关器件必须要隔离驱动？、以下哪些电路中的开关器件必须要隔离驱动

38、？单端正激变换器单端正激变换器 单端反激变换器单端反激变换器 电压型推挽式变换器电压型推挽式变换器 电压型半桥变换器电压型半桥变换器 电压型全桥变换器电压型全桥变换器斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-855.55.7 小结小结1、带隔离变压器的直直变换器一般用作开关电源。带隔离变压器的直直变换器一般用作开关电源。2、带隔离变压器的单端变换器必须遵循磁通复位原、带隔离变压器的单端变换器必须遵循磁通复位原则。则。3、对以上对以上DCDC变换器，要求变换器，要求：能能“认认”电路图、并能叙述其工作原理；电路图、并能叙述其工作原理；能画一些典型的电压、电流波形；能画一些典型的电压

39、、电流波形；熟悉并理解各变换器的特点。熟悉并理解各变换器的特点。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-86作业作业5-35-3、如图斩波电路，如图斩波电路，Ud=600V，E=350V，R=0.1，斩波周期，斩波周期 Ts=1.8ms，L很大，输出电很大，输出电流平直，流平直，Io=100A。（1）计算）计算ton（2）画出）画出uo、iD、id的波形。的波形。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-875-55-5、如图斩波电路，如图斩波电路，Ud=110V，E=220V，负，负载功率为载功率为33KW，忽略电感电流的脉动。求：，忽略电感电流的脉动。求：（1

40、）占空比）占空比D（2）Id、IT、ID。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-885-5-6 6、试分析五种带隔离变压器试分析五种带隔离变压器DCDC电路中电路中各开关管、整流二极管承受的最大电压、最大各开关管、整流二极管承受的最大电压、最大电流和平均电流。电流和平均电流。斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-895-75-7、升压斩波电路，假设输出滤波电容很大，升压斩波电路，假设输出滤波电容很大，输出电压脉动可以忽略，电感电流连续。输出电压脉动可以忽略，电感电流连续。（1 1）画出主电路图，并说明其工作原理。（画出主电路图，并说明其工作原理。（2）画）画出出uL、iL、us、is、ic的波形。的波形。+-LUSLiDLDi+oU-RC+-dUsi图5.7升压变换器电路斩波电路2023-1-25 北京交通大学电气工程学院5-905-85-8、升压斩波电路，假设输出滤波电容很大，升压斩波电路，假设输出滤波电容很大，Ud=120V，E=150V，R=2.5，器件工作频率，器件工作频率fs=20KHz，从电源输入到反电势，从电源输入到反电势E中的功率为中的功率为3KW。求：。求：（1 1）ton（2）平均输入电流）平均输入电流Id。