电力电子技术电力电子技术 主讲人：主讲人： 崔纳新崔纳新 2010.9山东大学山东大学 Shandong University2www.sdu.edu.cn第第5 5章章 直流直流变流电路直流直流变流电路 5.1 基本斩波电路基本斩波电路 5.2 复合斩波电路和多相多重斩波电路复合斩波电路和多相多重斩波电路 5.3 带隔离的直流直流变流电路带隔离的直流直流变流电路 本章小结本章小结3www.sdu.edu.cn直流直流-直流变流电路（直流变流电路（DC/DC Converter）包括）包括直接直流直接直流变流电路变流电路和和间接直流变流电路间接直流变流电路。 直接直流变流电路直接直流变流电路 也称也称斩波电路（斩波电路（DC Chopper）。 功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。电。 一般是指直接将直流电变为另一直流电，这种情况下一般是指直接将直流电变为另一直流电，这种情况下输入与输出之间不隔离。输入与输出之间不隔离。 间接直流变流电路间接直流变流电路 在直流变流电路中增加了在直流变流电路中增加了交流环节交流环节。 在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离，在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称为直因此也称为直交交直电路。直电路。 引言4www.sdu.edu.cn 5.1.1 降压斩波电路降压斩波电路 5.1.2 升压斩波电路升压斩波电路 5.1.3 升降压斩波电路和升降压斩波电路和Cuk斩波电路斩波电路 5.1.4 Sepic斩波电路和斩波电路和Zeta斩波电路斩波电路5.1 基本斩波电路5www.sdu.edu.cn 电路结构 全控型器件 若为晶闸管，须有辅助关断电路。续流二极管负载出现的反电动势典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载。 降压斩波电路降压斩波电路（Buck Converter)5.1.1 降压斩波电路降压斩波电路6www.sdu.edu.cn5.1.1 降压斩波电路降压斩波电路工作原理工作原理c) 电流断续时的波形EV+-MRLVDioEMuoiGb)电流连续时的波形ttOOTiGtontoffioi1i2I10I20ttO1uEoOOOtttTEEiGiGtontoffiotxi1i2I20t1t2uoEMa) 电路图t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数曲线上升。t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。7www.sdu.edu.cn5.1.1 降压斩波电路降压斩波电路数量关系数量关系电流连续负载电压平均值：（5-2）tonV通的时间通的时间 toffV断的时间断的时间 a-导通占空比导通占空比 电流断续，Uo被抬高，一般不希望出现。 负载电流平均值：tO1uEo8www.sdu.edu.cn5.1.1 降压斩波电路降压斩波电路斩波电路三种控制方式T不变，变不变，变ton 脉冲宽度调制脉冲宽度调制（PWM）。）。ton不变，变不变，变T 频率调制。频率调制。ton和和T都可调，改变占空比都可调，改变占空比混合型。混合型。此种方式应用最多基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行解析。分V处于通态和处于断态ttOOTiGtontoffioi1i2I10I20t9www.sdu.edu.cn5.1.1 降压斩波电路降压斩波电路 同样可以从能量传递关系出发进行的推导 电源只在V处于通态时提供能量，为 在整个周期T中，负载消耗的能量为输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器。一周期中，忽略损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等。EV+-MRLVDioEMuoiG10www.sdu.edu.cn5.1.1 降压斩波电路例例5-1 在图在图5-1a所示的降压斩波电路中，已知所示的降压斩波电路中，已知E=200V，R=10，L值极大，值极大，Em=30V，T=50s，ton=20 s,计算计算输出电压平均值输出电压平均值Uo，输出电流平均值，输出电流平均值Io。 解：由于解：由于L值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为值为 输出电流平均值为输出电流平均值为 11www.sdu.edu.cn5.1.2 升压斩波电路升压斩波电路 升压斩波电路（升压斩波电路（Boost Chopper）保持输保持输出电压出电压储存电能储存电能 电路结构1) 升压斩波电路的基本原理12www.sdu.edu.cn5.1.2 升压斩波电路升压斩波电路工作原理工作原理假设L和C值很大。V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R供电，输出电压Uo恒定。V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。0iGE0ioI1图5-2 升压斩波电路及工组波形a) 电路图b) 波形13www.sdu.edu.cn5.1.2 升压斩波电路升压斩波电路数量关系数量关系设V通态的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为设V断态的时间为toff，则此期间电感L释放能量为稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等：（5-21）（5-20）化简得： T/toff1，输出电压高于电源电压，故为升压升压斩波电路。升压比；升压比的倒数记作b ，即。 b和a的关系：因此，式（5-21）可表示为 （5-23）（5-22）14www.sdu.edu.cn5.1.2 升压斩波电路升压斩波电路电压升高得原因电压升高得原因：电感电感L储能使储能使电压泵升电压泵升的作用的作用 电容电容C可将输出电压可将输出电压保持保持住住如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由负载R消耗，即 ： 。 （5-24） 与降压斩波电路一样，升压斩波电路可看作直流变压器。15www.sdu.edu.cn5.1.2 升压斩波电路升压斩波电路输出电流的平均值Io为：(5-25)电源电流的平均值I1为：(5-26)16www.sdu.edu.cn5.1.2 升压斩波电路升压斩波电路2) 升压斩波电路典型应用升压斩波电路典型应用一是用于直流电动机传动二是用作单相功率因数校正（PFC）电路三是用于其他交直流电源中ttTEiOOb)a)i1i2I10I20I10tontofftOTOEtc)uoioi1i2t1t2txtontoffI20uo图5-3 用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形 a） 电路图 b） 电流连续时 c） 电流断续时用于直流电动机传动再生制动时把电能回馈给直流电源。电动机电枢电流连续和断续两种工作状态。直流电源的电压基本是恒定的，不必并联电容器。动画演示。17www.sdu.edu.cn5.1.3升降压斩波电路和升降压斩波电路和Cuk斩波电路斩波电路 升降压斩波电路升降压斩波电路 (buck -boost Chopper) 电路结构18www.sdu.edu.cn5.1.3升降压斩波电路和升降压斩波电路和Cuk斩波电路斩波电路基本工作原理基本工作原理a)otb)oti1i2tontoffILIL图5-4 升降压斩波电路及其波形a）电路图 b）波形V通时，电源E经V向L供电使其贮能，此时电流为i1。同时，C维持输出电压恒定并向负载R供电。V断时，L的能量向负载释放，电流为i2。负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。动态演示。19www.sdu.edu.cn5.1.3升降压斩波电路和升降压斩波电路和Cuk斩波电路斩波电路数量关系稳态时，一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零，即（5-39）所以输出电压为：（5-41）V处于通态uL = EV处于断态uL = - uo（5-40）20www.sdu.edu.cn5.1.3升降压斩波电路和升降压斩波电路和Cuk斩波电路斩波电路 结论当0a 1/2时为降压，当1/2a 1时为升压，故称作升降压斩波电路。也有称之为buck-boost 变换器。加油！加油！21www.sdu.edu.cn5.1.3升降压斩波电路和升降压斩波电路和Cuk斩波电路斩波电路2) Cuk斩波电路斩波电路输出电压的极性与电源电压极性相反。电路相当于开关S在A、B两点之间交替切换。图5-5 Cuk斩波电路及其等效电路a） 电路图 b） 等效电路V通时，EL1V回路和RL2CV回路有电流。V断时，EL1CVD回路和RL2VD回路有电流。22www.sdu.edu.cn5.1.3升降压斩波电路和升降压斩波电路和Cuk斩波电路斩波电路数量关系（5-45）V处于通态的时间ton，则电容电流和时间的乘积为I2ton。V处于断态的时间toff，则电容电流和时间的乘积为I1 toff。由此可得：（5-46）（5-47）（5-48） 优点优点（与升降压斩波电路相比）：输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很 小，有利于对输入、输出进行滤波。23www.sdu.edu.cn5.2 复合斩波电路和多相多重斩波电路复合斩波电路和多相多重斩波电路概念概念 复合斩波电路复合斩波电路：降压斩波电路和升压斩波电路：降压斩波电路和升压斩波电路组合构成。组合构成。 多相多重斩波电路多相多重斩波电路：相同结构的基本斩波电路相同结构的基本斩波电路组合构成组合构成 5.2.1 电流可逆斩波电路电流可逆斩波电路 5.2.2 桥式可逆斩波电路桥式可逆斩波电路 5.2.3 多相多重斩波电路多相多重斩波电路24www.sdu.edu.cn5.2.1 电流可逆斩波电路电电流可逆流可逆斩斩波波电电路路 斩波电路用于拖动直流电动机时，常要使电动斩波电路用于拖动直流电动机时，常要使电动机既可机既可电动运行电动运行，又可，又可再生制动再生制动，降压斩波电路，降压斩波电路能使电动机工作于第能使电动机工作于第1象限，升压斩波电路能使电象限，升压斩波电路能使电动机工作于第动机工作于第2象限。象限。 电流可逆斩波电路：降压斩波电路与升压斩波电流可逆斩波电路：降压斩波电路与升压斩波电路组合，此电路电动机的电枢电流可正可负，电路组合，此电路电动机的电枢电流可正可负，但电压只能是一种极性，故其可工作于第但电压只能是一种极性，故其可工作于第1象限和象限和第第2象限。象限。25www.sdu.edu.cn5.2.1 电流可逆斩波电路电流可逆斩波电路a)图图5-7 电流可逆斩波电路及其波形电流可逆斩波电路及其波形a） 电路图电路图 电路结构电路结构 V1和和VD1构成构成降压斩波电降压斩波电路路，电动机为电动运行，工作，电动机为电动运行，工作于第于第1象限象限。 V2和和VD2构成构成升压斩波电升压斩波电路路，电动机作再生制动运行，电动机作再生制动运行，工作于第工作于第2象限。象限。 必须防止必须防止V1和和V2同时导通同时导通而而导致电源短路。导致电源短路。工作过程工作过程 两种工作情况：只作降压两种工作情况：只作降压斩波器运行和只作升压斩波器斩波器运行和只作升压斩波器运行。运行。 26www.sdu.edu.cn5.2.1 电流可逆斩波电路电流可逆斩波电路a)图图5-7 电流可逆斩波电路及其波形电流可逆斩波电路及其波形a） 电路图电路图 b） 波形波形 第第3种工作方式种工作方式：一个周一个周期内交替地作为降压斩波电期内交替地作为降压斩波电路和升压斩波电路工作。路和升压斩波电路工作。 第第3种工作方式下，当一种工作方式下，当一种斩波电路电流断续而为零种斩波电路电流断续而为零时，使另一个斩波电路工作，时，使另一个斩波电路工作，让电流反方向流过，这样电让电流反方向流过，这样电动机电枢回路总有电流流过。动机电枢回路总有电流流过。 一个周期内，电流不断，一个周期内，电流不断，响应很快。响应很快。 27www.sdu.edu.cn5.2.2 桥式可逆斩波电路桥式可逆斩波电路图图5-8 桥式可逆斩波电路桥式可逆斩波电路 桥式可逆斩波电路桥式可逆斩波电路 将将两个电流可逆斩波电路组合起来，分别向电动机提供正向和反向电压，两个电流可逆斩波电路组合起来，分别向电动机提供正向和反向电压，使电动机可以使电动机可以4象限象限运行。运行。 工作过程工作过程 V4导通时，等效为图导通时，等效为图5-7a所示的电流可逆斩波电路，提供所示的电流可逆斩波电路，提供正电压正电压，可使，可使电动机工作于电动机工作于第第1、2象限象限。 V2导通时，导通时，V3、VD3和和V4、VD4等效为又一组电流可逆斩波电路，向电等效为又一组电流可逆斩波电路，向电动机提供动机提供负电压负电压，可使电动机工作于，可使电动机工作于第第3、4象限象限。28www.sdu.edu.cn5.2.3 多相多重斩波电路多相多重斩波电路tOtttttttOOOOOOO1u2u3uoi1i2i3ioa)b)图图5-9 多相多重斩波电路及其波形多相多重斩波电路及其波形a）电路图）电路图 b）波形）波形 多相多重斩波电路多相多重斩波电路 是在电源和负载之间接入多个结是在电源和负载之间接入多个结构相同的基本斩波电路而构成的。构相同的基本斩波电路而构成的。 3相相3重降压斩波电路重降压斩波电路 相当于由相当于由3个降压斩波电路单个降压斩波电路单元元并联并联而成。而成。 总输出电流为总输出电流为 3 个斩波电路单个斩波电路单元输出电流之和，其平均值为单元输元输出电流之和，其平均值为单元输出电流平均值的出电流平均值的3倍，脉动频率也为倍，脉动频率也为3倍。倍。 总输出电流总输出电流最大脉动率最大脉动率（电流（电流脉动幅值与电流平均值之比）与相数脉动幅值与电流平均值之比）与相数的平方成反比，其总的输出电流脉动的平方成反比，其总的输出电流脉动幅值变得很小，所需幅值变得很小，所需平波电抗器平波电抗器总重总重量大为减轻。量大为减轻。 29www.sdu.edu.cn5.2.3 多相多重斩波电路 当上述电路电源公用而负载为当上述电路电源公用而负载为3个独立负载时，则个独立负载时，则为为3相相1重斩波电路重斩波电路，当电源为当电源为3个独立电源，向一个负载个独立电源，向一个负载供电时，则为供电时，则为1相相3重斩波电路重斩波电路。 电源电流的电源电流的谐波分量谐波分量比单个斩波电路时显著减小。比单个斩波电路时显著减小。多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波电路单元可互多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波电路单元可互为备用，万一某一斩波单元发生故障，其余各单元可以继为备用，万一某一斩波单元发生故障，其余各单元可以继续运行，使得总体的可靠性提高。续运行，使得总体的可靠性提高。相数相数:一个控制周期中电源侧的电流脉波数。一个控制周期中电源侧的电流脉波数。 重数重数：负载电流脉波数。：负载电流脉波数。30www.sdu.edu.cn5.3 带隔离的直-直变流电路 5.3.1 正激电路正激电路 5.3.2 反激电路反激电路 5.3.3 半桥电路半桥电路 5.3.4 全桥电路全桥电路 5.3.5 推挽电路推挽电路 5.3.6 全波整流和全桥整流全波整流和全桥整流 5.3.7 开关电源开关电源31www.sdu.edu.cn5.3 带隔离的直流直流变流电路引言图图 5-10 带隔离的直流变流电路的结构带隔离的直流变流电路的结构同直流斩波电路相比，电路中增加了交流环节，因此也称同直流斩波电路相比，电路中增加了交流环节，因此也称为为直直交交直电路直电路。 采用这种结构较为复杂的电路来完成直流采用这种结构较为复杂的电路来完成直流直流的变换有直流的变换有以下原因以下原因 输出端与输入端需要隔离。输出端与输入端需要隔离。 某些应用中需要相互隔离的多路输出。某些应用中需要相互隔离的多路输出。 输出电压与输入电压的比例远小于输出电压与输入电压的比例远小于1或远大于或远大于1。 交流环节采用较高的工作频率，可以减小变压器和滤交流环节采用较高的工作频率，可以减小变压器和滤波电感、滤波电容的体积和重量。波电感、滤波电容的体积和重量。32www.sdu.edu.cn5.3 带隔离的直流直流变流电路带隔离的直流直流变流电路引言引言v间接直流变流电路分为间接直流变流电路分为单端单端(Single End)和和双端双端(Double End)电路两大类，在单端电路中，变压器中流过的是直流电路两大类，在单端电路中，变压器中流过的是直流脉动电流，而双端电路中，变压器中的电流为正负对称的脉动电流，而双端电路中，变压器中的电流为正负对称的交流电流，正激电路和反激电路属于单端电路，半桥、全交流电流，正激电路和反激电路属于单端电路，半桥、全桥和推挽电路属于双端电路。桥和推挽电路属于双端电路。33www.sdu.edu.cn5.3.1 正激电路SuSiLiSOttttUiOOO图图 5-11 正激电路的原理图正激电路的原理图图图 5-12 正激电路的理想化波形正激电路的理想化波形正激电路正激电路(Forward) 工作过程工作过程 开关开关S开通开通后，变压器绕后，变压器绕组组W1两端的电压为上正下负，两端的电压为上正下负，与其耦合的与其耦合的W2绕组两端的电压绕组两端的电压也是上正下负，因此也是上正下负，因此VD1处于处于通态，通态，VD2为断态，电感为断态，电感L的电的电流逐渐增长。流逐渐增长。5.3.1 正激电路34www.sdu.edu.cnSuSiLiSOttttUiOOO图图 5-11 正激电路的原理图正激电路的原理图正激电路正激电路(Forward) 工作过程工作过程 S关断关断后，电感后，电感L通过通过VD2续流，续流，VD1关断。变压器的励磁关断。变压器的励磁电流经电流经N3绕组和绕组和VD3流回电源，流回电源，所以所以S关断后承受的电压为关断后承受的电压为 。35www.sdu.edu.cn5.3.1 正激电路输出电压输出电压 (5-52)输出电感电流不连续时，在输出电感电流不连续时，在负载为零的极限情况下负载为零的极限情况下 输出滤波电感电流连续时输出滤波电感电流连续时36www.sdu.edu.cn5.3.2 反激电路SuSiSiVDtontoffttttUiOOOO图图 5-14 反激电路原理图反激电路原理图图图 5-15 反激电路的理想化波形反激电路的理想化波形反激电路反激电路 工作过程工作过程 S开通开通后，后，VD处于断态，处于断态，W1绕绕组的电流线性增长，电感储能增加。组的电流线性增长，电感储能增加。 S关断后关断后，W1绕组的电流被切绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量通过断，变压器中的磁场能量通过W2绕绕组和组和VD向输出端释放，向输出端释放，电压为电压为37www.sdu.edu.cn5.3.2 反激电路SuSiSiVDtontoffttttUiOOOO图图 5-14 反激电路原理图反激电路原理图图图 5-15 反激电路的理想化波形反激电路的理想化波形 工作模式工作模式 当当S开通时，开通时，W2绕组中的电流绕组中的电流尚未下降到零，则称工作于尚未下降到零，则称工作于电流连续电流连续模式模式，输出输入电压关系为，输出输入电压关系为 S开通前，开通前，W2绕组中的电流已经绕组中的电流已经下降到零，则称工作于下降到零，则称工作于电流断续模式电流断续模式，此时输出电压高于（此时输出电压高于（5-53）的计算值，）的计算值，在负载为零的极限情况下，在负载为零的极限情况下， ， 所以应该避免负载开路所以应该避免负载开路(5-53)38www.sdu.edu.cn5.3.3 半桥电路图图 5-16 半桥电路原理图半桥电路原理图图图 5-17 半桥电路的理想化波形半桥电路的理想化波形 工作过程工作过程 S1与与S2交替导通，使变压交替导通，使变压器一次侧形成幅值为器一次侧形成幅值为Ui/2的交流的交流电压，改变开关的占空比，就可电压，改变开关的占空比，就可以改变二次侧整流电压以改变二次侧整流电压ud的平均的平均值，也就改变了输出电压值，也就改变了输出电压Uo。 S1导通时，二极管导通时，二极管VD1处处于通态，于通态，S2导通时，二极管导通时，二极管VD2处于通态，当两个开关都关断时，处于通态，当两个开关都关断时，变压器绕组变压器绕组N1中的电流为零，中的电流为零，VD1和和VD2都处于通态，各分担都处于通态，各分担一半的电流。一半的电流。 39www.sdu.edu.cn5.3.3 半桥电路图图 5-16 半桥电路原理图半桥电路原理图半桥电路半桥电路 工作过程工作过程 S1导通时，二极管导通时，二极管VD1处处于通态，于通态，S2导通时，二极管导通时，二极管VD2处于通态，当两个开关都关断时，处于通态，当两个开关都关断时，变压器绕组变压器绕组N1中的电流为零，中的电流为零，VD1和和VD2都处于通态，各分担都处于通态，各分担一半的电流。一半的电流。 S1或或S2导通时电感导通时电感L的电的电流逐渐上升，两个开关都关断时，流逐渐上升，两个开关都关断时，电感电感L的电流逐渐下降，的电流逐渐下降，S1和和S2断态断态时承受的峰值电压均为时承受的峰值电压均为Ui。 40www.sdu.edu.cn5.3.3 半桥电路 由于由于电容电容的的隔直作用隔直作用，半桥电路对由于两个开关导通时，半桥电路对由于两个开关导通时间不对称而造成的变压器一次侧电压的直流分量有自动平间不对称而造成的变压器一次侧电压的直流分量有自动平衡作用，因此不容易发生变压器的衡作用，因此不容易发生变压器的偏磁偏磁和和直流磁饱和直流磁饱和。输出电压输出电压 滤波电感滤波电感L的电流连续时的电流连续时 输出电感电流不连续，输出电压输出电感电流不连续，输出电压Uo将高于式（将高于式（5-54）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下情况下(5-54)41www.sdu.edu.cn5.3.4 全桥电路S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iD2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO图图 5-18 全桥电路原理图全桥电路原理图 图图 5-19 全桥电路的理想化波形全桥电路的理想化波形全桥电路全桥电路 工作过程工作过程 全桥电路中，全桥电路中，互为对角的两个开关互为对角的两个开关同时导通同时导通，同一侧半桥上下两开关，同一侧半桥上下两开关交替交替导通，使变压器一次侧形成幅值为导通，使变压器一次侧形成幅值为Ui的交的交流电压，改变占空比就可以改变输出电流电压，改变占空比就可以改变输出电压。压。 当当S1与与S4开通后，开通后，VD1和和VD4处于处于通态，电感通态，电感L的电流逐渐上升。的电流逐渐上升。 当当S2与与S3开通后，开通后，VD2和和VD3处于处于通态，电感通态，电感L的电流也上升。的电流也上升。 当当4个开关都关断时，个开关都关断时，4个二极管都个二极管都处于通态，各分担一半的电感电流，电处于通态，各分担一半的电感电流，电感感L的电流逐渐下降，的电流逐渐下降，S1和和S2断态时承受断态时承受的峰值电压均为的峰值电压均为Ui。42www.sdu.edu.cn5.3.4 全桥电路 如果如果S1、S4与与S2、S3的导通时间不对称，则交流电压的导通时间不对称，则交流电压uT中将含有中将含有直直流分量流分量，会在变压器一次侧产生很大的直流，会在变压器一次侧产生很大的直流 分量，造成磁路饱和，因分量，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生，也可在一次侧回路串联此全桥电路应注意避免电压直流分量的产生，也可在一次侧回路串联一个电容，以阻断直流电流。一个电容，以阻断直流电流。 为避免同一侧半桥中上下两开关同时导通，每个开关的占空比不能超过为避免同一侧半桥中上下两开关同时导通，每个开关的占空比不能超过50%，还应留有裕量。，还应留有裕量。 输出电压输出电压 滤波电感电流连续时滤波电感电流连续时 输出电感电流不连续，输出电压输出电感电流不连续，输出电压Uo将高于式（将高于式（5-55）的计算值，）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下 (5-55)43www.sdu.edu.cn5.3.5 推挽电路S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iD2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO图图 5-20 推挽电路原理图推挽电路原理图图图 5-21 推挽电路的理想化波形推挽电路的理想化波形推挽电路推挽电路 工作过程工作过程 推挽电路中两个开关推挽电路中两个开关S1和和S2交替导通，在绕组交替导通，在绕组N1和和N1两端分两端分别形成相位相反的交流电压。别形成相位相反的交流电压。 S1导通时，二极管导通时，二极管VD1处于处于通态，电感通态，电感L的电流逐渐上升，的电流逐渐上升，S2导通时，二极管导通时，二极管VD2处于通态，电处于通态，电感感L电流也逐渐上升。电流也逐渐上升。 当两个开关都关断时，当两个开关都关断时，VD1和和VD2都处于通态，各分担一半的都处于通态，各分担一半的电流，电流，S1和和S2断态时承受的断态时承受的峰值电峰值电压压均为均为2倍倍Ui。 44www.sdu.edu.cn5.3.5 推挽电路 如果如果S1和和S2同时导通，就相当于变压器一次侧绕组短路，因此应避同时导通，就相当于变压器一次侧绕组短路，因此应避免两个开关同时导通，每个开关各自的占空比不能超过免两个开关同时导通，每个开关各自的占空比不能超过50%，还要留，还要留有死区。有死区。 输出电压输出电压 当滤波电感当滤波电感L的电流连续时的电流连续时 输出电感电流不连续，输出电压输出电感电流不连续，输出电压Uo将高于式（将高于式（5-56）的计算值，）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下 (5-56)45www.sdu.edu.cn电路电路优点优点缺点缺点功率范围功率范围应用领域应用领域正激正激电路较简单，成本低，可靠性高，驱动电路简单变压器单向激磁，利用率低几百W几kW各种中、小功率电源反激反激电路非常简单，成本很低，可靠性高，驱动电路简单难以达到较大的功率，变压器单向激磁，利用率低几W几十W小功率电子设备、计算机设备、消费电子设备电源。全桥全桥变压器双向励磁，容易达到大功率结构复杂，成本高，有直通问题，可靠性低，需要复杂的多组隔离驱动电路几百W几百kW大功率工业用电源、焊接电源、电解电源等半桥半桥变压器双向励磁，没有变压器偏磁问题，开关较少，成本低有直通问题，可靠性低，需要复杂的隔离驱动电路几百W几kW各种工业用电源，计算机电源等推挽推挽变压器双向励磁，变压器一次侧电流回路中只有一个开关，通态损耗较小，驱动简单有偏磁问题几百W几kW低输入电压的电源5.3.5 推挽电路表表 5-1 各种不同的间接直流变流电路的比较各种不同的间接直流变流电路的比较46www.sdu.edu.cn5.3.7 开关电源如果输入端的直流电源是由交流电网整流得来，则如果输入端的直流电源是由交流电网整流得来，则构成构成交交直直交交直直电路，采用这种电路的装置电路，采用这种电路的装置通常被称为开关电源。通常被称为开关电源。 由于开关电源采用了由于开关电源采用了工作频率较高工作频率较高的交流环节，变的交流环节，变压器和滤波器都大大减小，因此同等功率条件下压器和滤波器都大大减小，因此同等功率条件下其体积和重量都远远小于相控整流电源。其体积和重量都远远小于相控整流电源。 工作频率的提高还有利于控制性能的提高。工作频率的提高还有利于控制性能的提高。47www.sdu.edu.cn本章小结直流直流-直流变流电路（直流变流电路（DC/DC Converter）包括）包括直直接直流变流电路接直流变流电路和和间接直流变流电路间接直流变流电路。 本章的重点是本章的重点是直接直流变流电路，其中最基本的是直接直流变流电路，其中最基本的是降压斩波电路降压斩波电路和和升压斩波电路升压斩波电路两种。两种。常见的间接直流变换电路可以分为常见的间接直流变换电路可以分为单端单端和和双端双端电路电路两大类，单端电路包括两大类，单端电路包括正激和反激两类，正激和反激两类，双端电双端电路包括全桥、半桥和推挽三类，每一类电路都可路包括全桥、半桥和推挽三类，每一类电路都可能有多种不同的拓扑形式或控制方法。能有多种不同的拓扑形式或控制方法。