斩波电路原理

1、主电路
、降压斩波电路(Buck Chopper)
降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图4-12所示。图中V为全控型器件,选用IGBT。D为续流二极管。由图4-12b中V的栅极电压波形UGE可知,当V处于通态时,电源Ui向负载供电,UD=Ui。当V处于断态时,负载电流经二极管D续流,电压UD近似为零,至一个周期T结束,再驱动V导通,重复上一周期的过程。负载电压的平均值为:
式中ton为V处于通态的时间,toff为V处于断态的时间,T为开关周期,α为导通占空比,简称占空比或导通比(α=ton/T)。由此可知,输出到负载的电压平均值UO最大为Ui,若减小占空比α,则Umaxthon3O随之减小,由于输出电压低于输入电压,故称该电路为降压斩波电路。
(a)电路图                                      (b)波形图
图4-12 降压斩波电路的原理图及波形
、升压斩波电路(Boost Chopper)
升压斩波电路(Boost Chopper)的原理图及工作波形如图4-13所示。电路也使用一个全控型器件V。由图4-13b中V的栅极电压波形UGE可知,当V处于通态时,电源Ui向电感L1充电,充电电流基本恒定为I1,同时电容C1上的电压向负载供电,因C1值很大,基本保持输出电压UO为恒值。设V处于通态的时间为ton,此阶段电感L1上积蓄的能量为UiI1ton。当V处于断态时Ui和L1共同向电容C1充电,并向负载提供能量。设V处于断态的时间为toff,则在此期间电感L1释放的能量为(U无为县工商局O-Ui) I1液态镁ton。当电路工作于稳态时,一个周期T内电感L1积蓄的能量与释放的能量相等,即:
UiI1ton=(UO-Ui) I1toff
上式中的T/toff1,输出电压高于电源电压,故称该电路为升压斩波电路。
(a)电路图                                  (b)波形图
图4-13 升压斩波电路的原理图及波形
、升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)
升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)的原理图及工作波形如图4-14所示。电路的基本工作原理是:当可控开关V处于通态时,电源Ui经V向电感L1供电使其贮存能量,同时C1维持输出电压U我可能不会爱你24O基本恒定并向负载供电。此后,V关断,电感L1中贮存的能量向负载释放。可见,负载电压为上负下正,与电源电压极性相反。输出电压为:
       
若改变导通比α,则输出电压可以比电源电压高,也可以比电源电压低。当0<α<1/2时为降压,当1/2<α<1时为升压。
(a)电路图                                (b)波形图
图4-14 升降压斩波电路的原理图及波形
、Cuk斩波电路
Cuk斩波电路的原理图如图4-15所示。电路的基本工作原理是:当可控开关V处于通态时,Ui—L1—V回路和负载R—L2—C2—V回路分别流过电流。当V处于断态时,Ui—L1—C2
D回路和负载R—L2—D回路分别流过电流,输出电压的极性与电源电压极性相反。输出电压为:
若改变导通比α,则输出电压可以比电源电压高,也可以比电源电压低。当0<α<1/2时为降压,当1/2<α<1时为升压。
图4-15 Cuk斩波电路原理图
、Sepic斩波电路
Sepic斩波电路的原理图如图4-16所示。电路的基本工作原理是:可控开关V处于通态时,Ui—L1—V回路和C2—V—L2回路同时导电,L1和L2贮能。当V处于断态时,Ui—L1—C2—D—R回路及L杭州15岁初中生确诊来源查清2—D—R回路同时导电,此阶段Ui和L1既向R供电,同时也向C2充电,C2贮存的能量在V处于通态时向L2转移。输出电压为:
若改变导通比α,则输出电压可以比电源电压高,也可以比电源电压低。当0<α<1/2时为降压,当1/2<α<1时为升压。
图4-16  Sepic斩波电路原理图
、Zeta斩波电路
Zeta斩波电路的原理图如图4-17所示。电路的基本工作原理是:当可控开关V处于通态时,电源Ui经开关V向电感L1贮能。当V处于断态后,L1经D与C2构成振荡回路,其贮存的能量转至C2,至振荡回路电流过零,L1上的能量全部转移至C2上之后,D关断,C2经Lcf清钢2向负载R供电。输出电压为:
图4-17  Zeta斩波电路原理图
若改变导通比α,则输出电压可以比电源电压高,也可以比电源电压低。当0<α<1/2时为降压,当1/2<α<1时为升压。
2、控制与驱动电路
控制电路以SG3525为核心构成,SG3525为美国Silicon General公司生产的专用PWM控制集成电路,其内部电路结构及各引脚功能如图4-18所示,它采用恒频脉宽调制控制方案,内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。调节Ur的大小,在A、B两端可输出两个幅度相等、频率相等、相位相差、占空比可调的矩形波(即PWM信号)。它适用于各开关电源、斩波器的控制。详细的工作原理与性能指标可参阅相关的资料。
图4-18 SG3525芯片的内部结构与所需的外部组件

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