第第3章章 DC/DC变换电路变换电路引言引言DC/DC变换电路（DC/DC Converter）将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流交流直流。 两类：按输入与输出间是否有电气隔离非隔离DC/DC变换电路（不带隔离变压器)，也称直流斩波电路。隔离DC/DC变换电路（带隔离变压器)1直流斩波电路新3.1 直流斩波电路直流斩波电路6种基本斩波电路：降压（降压（Buck）斩波电）斩波电路路、升压（升压（Boost）斩波电路）斩波电路、 升降压（ Buck-Boost ）斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。2直流斩波电路新3.1.1 斩波电路的基本控制方式斩波电路的基本控制方式DC-DC变换是采用一个或多个开关（功率开关器件）将一种直流电压变换为另一种直流电压。当输入直流电压大小恒定时，则可控制开关的通断时间来改变输出直流电压的大小。如果开关S导通时间为 ton，关断时间为toff ，则在输入电压 E 恒定条件下，控制开关的通、断时间ton 、toff的相对长短，便可控制输出平均电压U0的大小，实现了无损耗直流调压。从工作波形来看，相当于是一个将恒定直流进行“斩切”输出的过程，故称斩波器。3直流斩波电路新一、一、 时间比控制时间比控制 通过改变斩波器的通、断时间而连续控制输出电压的大小。即 （3-1） 式中T= ton + toff =1/f 为斩波周期；f 为斩波频率； 为导通比。可以看出，改变导通比 即可改变输出电压平均值U0 ，而 的变化又是通过对T、 ton 控制实现的。时间比控制又有以下几种实现方式：4直流斩波电路新（1）脉宽控制）脉宽控制斩波频率固定（即T不变），改变导通时间ton实现 变化、控制输出电压U0 大小，常称定频调宽，或脉宽调制（直流PWM）。 图3-2 脉宽控制方式（a）原理电路；（b）控制波形5直流斩波电路新图（a）为一电压比较器，UT为频率固定的锯齿波或三角波电压， Uc为直流电平控制信号，其大小代表期望的斩波器输出电压平均值U0 。当Uc UT ，比较器输出UPWM =“1”（高）；当Uc 0时，有关波形及VT导通 、关断两工作模式下的等效电路。16直流斩波电路新Boost变换器的输入、输出电压关系为 因为 ，故为升压变换关系。变换器的输入、输出电流关系为 因此电流连续时Boost变换器相当一个升压的“直流”变压器。17直流斩波电路新2、电流断续时随着负载的减小，电感电流iL 将减小。当VT关断结束时（或导通开始时） iL =0 ，则进入电流连续与否的临界状态，其电感电压uL 、电感电流iL波形如下。18直流斩波电路新例例3-2 在在3.1.3所示的升压斩波电路中，已知所示的升压斩波电路中，已知E=50V，L值值和和C值极大，值极大，R=20 ，采用脉宽调制控制方式，当，采用脉宽调制控制方式，当T=40 s，ton=25 s时，计算输出电压平均值时，计算输出电压平均值Uo，输出，输出电流平均值电流平均值Io。 解：输出电压平均值为：解：输出电压平均值为： 输出电流平均值为：输出电流平均值为：19直流斩波电路新3、 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3-3 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。20直流斩波电路新3.1.3 升压斩波电路升压斩波电路数量关系当V处于通态时，设电动机电枢电流为i1，得下式：(3-27)当V处于断态时，设电动机电枢电流为i2，得下式：（3-29）当电流连续时，考虑到初始条件，近似L无穷大时电枢电流的平均值Io，即（3-36）该式表明，以电动机一侧为基准看，可将直流电源电压看作是被降低到了 。21直流斩波电路新3.1.4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 1）升降压斩波电路）升降压斩波电路 (buck -boost Chopper) 电路结构22直流斩波电路新23直流斩波电路新输入、输出关系输入、输出关系Buck-Boost变换器的输入、输出电压关系为 此式说明，当导通比 0.5，|U0|0.5，|U0|E|，升压，且输出电压与输入电压反极性。同样在忽略变换损耗条件下，根据输入、输出功率相等关系，可导出变换器的输入、输出电流平均值间关系 24直流斩波电路新3.1.4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。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3-5 Cuk斩波电路及其等效电路a） 电路图 b） 等效电路25直流斩波电路新3.1.3升降压斩波电路和升降压斩波电路和Cuk斩波电路斩波电路同理：数量关系（3-45）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：（3-46）（3-46）（3-48） 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。26直流斩波电路新b) Zeta斩波电路3.1.4 Sepic斩波电路和斩波电路和Zeta斩波电路斩波电路a) Sepic斩波电路图3-6 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路电路结构Speic电路原理V通态，EL1V回路和C1VL2回路同时导电，L1和L2贮能。V断态，EL1C1VD负载负载回路及L2VD负载负载回路同时导电，此阶段E和L1既向负载供电，同时也向C1充电（C1贮存的能量在V处于通态时向L2转移）。输入输出关系：（3-49）27直流斩波电路新3.1.4 Sepic斩波电路和斩波电路和Zeta斩波电路斩波电路Zeta斩波电路原理V处于通态期间，电源E经开关V向电感L1贮能。V关断后，L1VDC1构成振荡回路， L1的能量转移至C1，能量全部转移至C1上之后，VD关断，C1经L2向负载供电。输入输出关系：图3-6 Sepic斩波电路和 Zeta斩波电路（3-50）相同的输入输出关系。Sepic电路的电源电流和负载电流均连续，Zeta电路的输入、输出电流均是断续的。两种电路输出电压为正极性的。 b) Zeta斩波电路28直流斩波电路新29直流斩波电路新电路类型主要特点输入-输出电压关系应用场合Buck型只能降压，输入-输出电压极性相同，输入电流脉动大，输出电流脉动小，结构简单降压型开关稳压器Boost型只能升压，输入-输出电压极性相同，输入电流脉动小，输出电流脉动大，结构简单升压型开关稳压器，功率因数校正电路（PFC）Buck- Boost型能降压也能升压，输入-输出电压极性相反，输入输出电流脉动大，结构简单升降压型开关稳压器Cuk型能降压也能升压，输入-输出电压极性相同，输入输出电流脉动小，结构复杂对输入输出脉动要求较高的升降压型开关稳压器Zeta型能降压也能升压，输入-输出电压极性相同，输入电流脉动大，输出电流脉动小，结构复杂对输出脉动要求较高的升降压型开关稳压器Sepic型能降压也能升压，输入-输出电压极性相同，输入电流脉动小，输出电流脉动大，结构复杂升压型功率因数校正电路（PFC）30直流斩波电路新3.2 复合斩波电路和多相多重斩波电路 3.2.1 电流可逆斩波电路电流可逆斩波电路 3.2.2 桥式可逆斩波电路桥式可逆斩波电路 3.2.3 多相多重斩波电路多相多重斩波电路31直流斩波电路新3.2.1 电流可逆斩波电路概念概念 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组合降压斩波电路和升压斩波电路组合构成。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组合相同结构的基本斩波电路组合构成构成 电流可逆斩波电路电流可逆斩波电路 斩波电路用于拖动直流电动机时，常要使电动机既斩波电路用于拖动直流电动机时，常要使电动机既可可电动运行电动运行，又可，又可再生制动再生制动，降压斩波电路能使电动，降压斩波电路能使电动机工作于第机工作于第1象限，升压斩波电路能使电动机工作于第象限，升压斩波电路能使电动机工作于第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路电流可逆斩波电路：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，但电压只组合，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，故其可工作于第能是一种极性，故其可工作于第1象限和第象限和第2象限。象限。32直流斩波电路新3.2.1 电流可逆斩波电路a)图图3-7 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 电路结构电路结构 V1和和VD1构成构成降压斩波电路降压斩波电路，电动机为，电动机为电动运行，工作于第电动运行，工作于第1象限。象限。 V2和和VD2构成构成升压斩波电路升压斩波电路，电动机作，电动机作再生制动运行，工作于第再生制动运行，工作于第2象限。象限。 必须防止必须防止V1和和V2同时导通而同时导通而导致电源短导致电源短路。路。工作过程工作过程 两种工作情况：只作降压斩波器运行和两种工作情况：只作降压斩波器运行和只作升压斩波器运行。只作升压斩波器运行。 第第3种工作方式种工作方式：一个周期内：一个周期内交替交替地作为地作为降压斩波电路和升压斩波电路工作。降压斩波电路和升压斩波电路工作。 第第3种工作方式下，当一种斩波电路电流种工作方式下，当一种斩波电路电流断续而为零时，使另一个斩波电路工作，让断续而为零时，使另一个斩波电路工作，让电流反方向流过，这样电动机电枢回路总有电流反方向流过，这样电动机电枢回路总有电流流过。电流流过。 一个周期内，电流不断，响应很快。一个周期内，电流不断，响应很快。 33直流斩波电路新3.2.2 桥式可逆斩波电路图图3-8 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。34直流斩波电路新3.2.3 多相多重斩波电路tOtttttttOOOOOOO1u2u3uoi1i2i3ioa)b)图图3-9 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构相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。同的基本斩波电路而构成的。 相数相数:一个控制周期中电源侧的电流一个控制周期中电源侧的电流脉波数。脉波数。 重数重数：负载电流脉波数。：负载电流脉波数。3相相3重降压斩波电路重降压斩波电路 电路及波形分析电路及波形分析 相当于由相当于由3个降压斩波电路单元个降压斩波电路单元并并联联而成。而成。 总输出电流为总输出电流为 3 个斩波电路单元输个斩波电路单元输出电流之和，其平均值为单元输出电流出电流之和，其平均值为单元输出电流平均值的平均值的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（电流脉动（电流脉动幅值与电流平均值之比）与相数的平方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幅值变得成反比，其总的输出电流脉动幅值变得很小，所需很小，所需平波电抗器平波电抗器总重量大为减轻。总重量大为减轻。 35直流斩波电路新3.2.3 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个独立负载个独立负载时，则为时，则为3相相1重斩波电路重斩波电路，当电源为当电源为3个独立个独立电源，向一个负载供电时，则为电源，向一个负载供电时，则为1相相3重斩波电重斩波电路路。 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比单个斩波电路时显著减小。著减小。多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波电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，其余各单元可以继续运行，使得总体的可障，其余各单元可以继续运行，使得总体的可靠性提高。靠性提高。36直流斩波电路新3.3 带隔离的直流直流变流电路 3.3.1 正激电路正激电路 3.3.2 反激电路反激电路 3.3.3 半桥电路半桥电路 3.3.4 全桥电路全桥电路 3.3.5 推挽电路推挽电路 3.3.6 全波整流和全桥整流全波整流和全桥整流 3.3.7 开关电源开关电源37直流斩波电路新3.3 带隔离的直流直流变流电路引言带隔离的DC/DC变换电路是指输入与输出之间通过隔离变压器实现电气隔离的DC/DC变换电路。根据电路中功率开关器件的个数，隔离DC/DC变换电路可分为单管、双管和四管3类。单管隔离DC/DC变换电路有正激（Forward）电路和反激（Flyback）电路2种。双管隔离DC/DC变换电路有推挽（Push-Pull）电路和半桥（Half-Bridge）电路2种 。四管隔离DC/DC变换电路只有全 桥（Full-Bridge）1种。隔离DC/DC变换电路又可分为单端(Single End)和双端(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、全桥和推挽电路属于双端电路。 38直流斩波电路新3.3.1 正激电路SuSiLiSOttttUiOOO图图 3-11 正激电路的原理图正激电路的原理图图图35-12 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处于通处于通态，态，VD2为断态，电感为断态，电感L的电流的电流逐渐增长。逐渐增长。 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 。39直流斩波电路新3.3.1 正激电路BRBSBHO图图 3-13 磁心复位过程磁心复位过程变压器的磁心复位变压器的磁心复位 开关开关S开通后，变压器的激磁电流由零开通后，变压器的激磁电流由零开始，随时间线性的增长，直到开始，随时间线性的增长，直到S关断，导关断，导致变压器的激磁电感饱和。致变压器的激磁电感饱和。 必须设法使激磁电流在必须设法使激磁电流在S关断后到下一关断后到下一次再开通的时间内降回零，这一过程称为次再开通的时间内降回零，这一过程称为变变压器的磁心复位压器的磁心复位。 变压器的磁心复位所需的时间为变压器的磁心复位所需的时间为输出电压输出电压 输出滤波电感电流连续时输出滤波电感电流连续时 输出电感电流不连续时，在负载为零的输出电感电流不连续时，在负载为零的极限情况下极限情况下 (3-51)(3-52)40直流斩波电路新3.3.2 反激电路SuSiSiVDtontoffttttUiOOOO图图35-14 反激电路原理图反激电路原理图图图 3-15 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绕组的电流线绕组的电流线性增长，电感储能增加。性增长，电感储能增加。 S关断后关断后，W1绕组的电流被切断，变压器绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量通过中的磁场能量通过W2绕组和绕组和VD向输出端释放，向输出端释放，电压为电压为 。 工作模式工作模式 当当S开通时，开通时，W2绕组中的电流尚未下降到绕组中的电流尚未下降到零，则称工作于零，则称工作于电流连续模式电流连续模式，输出输入电压关，输出输入电压关系为系为 S开通前，开通前，W2绕组中的电流已经下降到零，绕组中的电流已经下降到零，则称工作于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，在负载为零的极限情况下，）的计算值，在负载为零的极限情况下， ， 所以应该避免负载开路状态。所以应该避免负载开路状态。(3-53)41直流斩波电路新3.3.3 半桥电路图图3-16 半桥电路原理图半桥电路原理图图图3-17 半桥电路的理想化波形半桥电路的理想化波形半桥电路半桥电路 工作过程工作过程 S1与与S2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Ui/2的交流电压，改变开的交流电压，改变开关的占空比，就可以改变二次侧整流电关的占空比，就可以改变二次侧整流电压压ud的平均值，也就改变了输出电压的平均值，也就改变了输出电压Uo。 S1导通时，二极管导通时，二极管VD1处于通态，处于通态，S2导通时，二极管导通时，二极管VD2处于通态，当两处于通态，当两个开关都关断时，变压器绕组个开关都关断时，变压器绕组N1中的电中的电流为零，流为零，VD1和和VD2都处于通态，各分都处于通态，各分担一半的电流。担一半的电流。 S1或或S2导通时电感导通时电感L的电流逐渐的电流逐渐上升，两个开关都关断时，电感上升，两个开关都关断时，电感L的电的电流逐渐下降，流逐渐下降，S1和和S2断态断态时承受的峰值时承受的峰值电压均为电压均为Ui。 42直流斩波电路新3.3.3 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，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衡作用，因此不容易发生变压器的有自动平衡作用，因此不容易发生变压器的偏磁偏磁和和直直流磁饱和流磁饱和。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(3-54)43直流斩波电路新3.3.4 全桥电路S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO图图 3-18 全桥电路原理图全桥电路原理图 图图3-19 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。44直流斩波电路新3.3.4 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（3-55）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 (3-55)45直流斩波电路新3.3.5 推挽电路S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO图图 3-20 推挽电路原理图推挽电路原理图图图3-21 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。 46直流斩波电路新3.3.5 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 (3-56)47直流斩波电路新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3.3.5 推挽电路表表 3-1 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48直流斩波电路新3.3.6 全波整流和全桥整流图图3-22 a)全波整流电路原理图全波整流电路原理图 双端电路双端电路中常用的整流电路形式为中常用的整流电路形式为全波整流电路全波整流电路和和全桥整流电路全桥整流电路。全波整流电路的特点全波整流电路的特点 优点：电感优点：电感L的电流回路中只有的电流回路中只有一个二极管压降一个二极管压降，损耗小，而且整，损耗小，而且整流电路中只需要流电路中只需要2个二极管个二极管，元件数较少。，元件数较少。 缺点：二极管断态时承受的反压较高，对器件耐压要求较高，而且缺点：二极管断态时承受的反压较高，对器件耐压要求较高，而且变压器二次侧绕组有中心抽头，结构较复杂。变压器二次侧绕组有中心抽头，结构较复杂。 适用场合：输出电压较低的情况下（适用场合：输出电压较低的情况下（100V）。）。49直流斩波电路新3.3.6 全波整流和全桥整流全桥电路的特点全桥电路的特点 优点：二极管在断态承受的电压仅为交流电压幅值，变压器的绕组简单。优点：二极管在断态承受的电压仅为交流电压幅值，变压器的绕组简单。 缺点：电感缺点：电感L的电流回路中存在的电流回路中存在两个二极管压降两个二极管压降，损耗较大，而且电路中，损耗较大，而且电路中需要需要4个二极管个二极管，元件数较多。，元件数较多。 适用场合：高压输出的情况下。适用场合：高压输出的情况下。同步整流电路同步整流电路 当电路的输出电压非常低时，可以采用同步整流电路，利用当电路的输出电压非常低时，可以采用同步整流电路，利用低电压低电压MOSFET具有非常小的导通电阻的特性降低整流电路的导通损耗，进一步提高具有非常小的导通电阻的特性降低整流电路的导通损耗，进一步提高效率。效率。 这种电路的缺点是需要对这种电路的缺点是需要对V1和和V2的通与断进行控制，增加了控制电路的复的通与断进行控制，增加了控制电路的复杂性。杂性。 图图3-22 b)全桥整流电路原理图全桥整流电路原理图 图图3-23 同步整流电路原理图同步整流电路原理图50直流斩波电路新3.3.7 开关电源如果输入端的直流电源是由交流电网整流得来，如果输入端的直流电源是由交流电网整流得来，则构成则构成交交直直交交直直电路，采用这种电路的电路，采用这种电路的装置通常被称为开关电源。装置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，的交流环节，变压器和滤波器都大大减小，因此同等功率条变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。件下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。51直流斩波电路新本章小结直流直流-直流变流电路（直流变流电路（DC/DC Converter）包括）包括直接直流变流电路直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。 直接直流变流电路包括直接直流变流电路包括6种基本斩波电路、种基本斩波电路、2种种复合斩波电路及多相多重斩波电路，其中最基复合斩波电路及多相多重斩波电路，其中最基本的是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两大类，单端电路包括正激和反激两类，电路两大类，单端电路包括正激和反激两类，双端电路包括全桥、半桥和推挽三类，每一类双端电路包括全桥、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。电路都可能有多种不同的拓扑形式或控制方法。 52直流斩波电路新