直流直流变流电路资料
第5章 直流-直流变换电路
5.2.5 全桥式直流斩波电路
u UN
5.3、变压器隔离的直流-直流变换器 、变压器隔离的直流 直流变换器
输入输出间实现电隔离：在基本 变换电路中加入变压器。 输入输出间实现电隔离：在基本DC-DC变换电路中加入变压器。 变换电路中加入变压器 常见的有单端正激变换器，反激变换器，半桥及全桥式降压变换器等。 常见的有单端正激变换器，反激变换器，半桥及全桥式降压变换器等。
5.1.2 直流斩波器的分类
按变换电路的功能分类有
1）降压式直流-直流变换 降压式直流2）升压式直流-直流变换 升压式直流3）升压-降压复合型直流-直流变换 升压-降压复合型直流4）库克直流-直流变换 库克直流5）全桥式直流-直流变换 全桥式直流-
5.2、直流斩波器 、
5.2.1 降压式直流斩波电路
I 2 t on = I 1 t off
∫ i dt = 0
0 C
T
电源输出的电能EI 等于负载上得到的电能U 电源输出的电能 1等于负载上得到的电能 0I2，即 由此可以得出输出电压U 与输人电压E的关系为 的关系为： 由此可以得出输出电压 0与输人电压 的关系为：
EI1 = U 0 I 2
t on t on I1 D U0 = E = E= E= E I2 t off 1− D T − t on
∫
ton
u L dt = 0
即：（E-U0）ton=U0（T-ton） ：（
U
0
t on = E = D E T
5.2.2 升压式直流斩波电路
uL
直流变交流逆变器的工作原理及电路分享
直流变交流逆变器的工作原理及电路分享直流变交流逆变器的工作原理利用震荡器的原理，先将直流电变为大小随时间变化的脉冲交流电，经隔直系统去掉直流分量，保留交变分量，再通过变换系统（升压或降压）变换，整形及稳压，就得到了符合我们需要的交流电。
利用振荡电路产生一定频率的脉动的直流电流，再用变压器将这个电流转换为需要的交流电压。
三相逆变器则同时产生互差120度相位角的三相交流电压。
逆变器有很多部分组成，其中最核心的部分就是振荡器了。
最早的振荡器是电磁型的，后来发展为电子型的，从分立元件到专用集成电路，再到微电脑控制，越来越完善，逆变器的功能也越来越强，在各个领域都得到了很广泛的应用。
简单直流变交流的逆变器电路该逆变器使用功率场效应晶体管作为逆变器装置。
用汽车电池供电。
因此，在输入电压为12伏直流电。
输出电压是100V的交流电。
但是，输入和输出电压不仅限于此。
您可以使用任何电压。
他们依赖于变压器使用。
波形输出为方波。
根据经验，这个电路约100W功率。
电路必须按装保险丝，因为过多的输入电流流动时，振荡器停止。
逆变器原理电路：将12V直流变成220V交流电将220V交流电转变为24V、36V、48V 都比较简单，只需要使用变压器的原理。
电磁互感，就可以获得不同的电压。
设闭合电路是一个n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，这时相当于n个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为根据公式可知，E就是电动势，也就是电压。
因为不变，只要铁块两端的线圈数量n不一样就可以达到变压的效果。
将交流电转变为直流电只要加上二极管就可以达到需要的效果，二极管是一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过，许多的使用是应用其整流的功能。
然后再利用变压器原理就可以将220V交流电转变成12V直流电，以及我们手机充电器的5V直流输出电压。
那么如何将12V直流转换成220V交流电呢？首先我们来了解一下逆变器，什么是逆变器？逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220V，50Hz正弦波）。
直流 -直流变流电路( dc-dc )的定义。
直流-直流变流电路(dc-dc)的定义。
直流-直流变流电路简称DC-DC电路，是一种可以将直流电压进行升降转换的电路。
DC-DC电路广泛应用于各种电子设备中，如电视机、电脑、手机、电子游戏机等等。
DC-DC电路是通过控制电路中电感、电容等元器件的工作状态实现电压升降，并控制输出电压稳定的。
DC-DC电路的作用以及应用如下几个方面：
1.电压升降转换
电子设备在不同的工作状态下需要不同的电压值，而DC-DC电路就能通过升降转换实现合理的供电，并确保电子设备的正常运行。
2.提高能源利用率
DC-DC电路能够有效地提高能源利用率，避免了众多电力损失，从而保证了电子设备的长期可用性，也有利于节约能源。
3.提高稳定性
DC-DC电路能够控制电压的稳定输出，保证各个元器件可以在有效的电压范围内工作，避免了元器件由于过电压或欠电压过载而损坏。
4.减小体积
DC-DC电路能够让电子设备尺寸更为精简小巧，符合现代化要求。
总之，DC-DC电路是当前电子工业中不可或缺的一部分。
通过不断地研发和创新，DC-DC电路必将产生更多的新应用，以满足技术的不断发展和社会的需求。
直流 -直流变流电路( dc-dc )的定义
直流-直流变流电路（DC-DC）是指一种能够将直流电源的电压或电流转换为不同电压或电流级别的电路。
它通常由电子元件和控制电路组成，可以实现电压升压、降压、反向极性、电流调节等功能。
DC-DC变流电路的主要目的是通过电力转换，将直流电源的电能以不同的形式和级别供应给负载或其他设备。
例如，将低电压直流电源升压为高电压，以满足某些特定应用的需求；或者将高电压直流电源降压为低电压，以适应其他电子设备的要求。
DC-DC变流电路通常采用电感、电容、开关管（如MOSFET）等元件，通过控制开关管的开关时间和频率，调整电流流向和电压水平，实现所需的电能转换。
控制电路可以根据输入和输出电压的差异来调整开关管的状态，以达到所需的电压转换效果。
DC-DC变流电路在各种电子设备和系统中广泛应用，例如电源适配器、太阳能光伏系统、电动汽车充电器等。
它可以提高能源利用率、减少能量损耗，并满足不同设备对电能的需求。
直流直流变流电路
04
应用场景与优势
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
应用场景
电动汽车充电系统
直流-直流变流电路用于将交流电转换为直流电，为电动汽车充电。
分布式光伏发电系统
在分布式光伏发电系统中，直流-直流变流电路用于将光伏板产生 的直流电进行升压或降压，以满足不同设备的用电需求。
发展
近年来，随着电力电子技术的不断进步，直流-直流变流电路 在效率、可靠性、智能化等方面得到了显著提升。未来，随 着新能源和智能电网等领域的快速发展，直流-直流变流电路 的应用前景将更加广阔。
02
直流-直流变流电路的类型
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
降压型（Buck）
04
参数设计
确定电感、电容的值，以满足动态特性和 效率要求。
05
06
根据开关频率和占空比，计算功率开关管 的通态电阻和开关速度。
优化策略与方法
减少开关损耗
通过优化开关频率或采用软开关技术 来实现。
提高效率
通过优化元件参数或采用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ相位技术 来实现。
优化策略与方法
1. 仿真分析
通过仿真软件分析电路性能，找出潜在的优化点。
工业自动化控制系统
在工业自动化控制系统中，直流-直流变流电路用于将交流电源转 换为设备所需的直流电源。
优势与局限性
高效节能 稳定性好 体积小、重量轻 局限性
直流-直流变流电路具有较高的能量转换效率，能够减少能源浪 费。
直流-直流变流电路输出的直流电压稳定，波动小，能够保证用 电设备的正常运行。
相对于传统的交流电源，直流-直流变流电路的体积和重量较小 ，便于携带和移动。
第3章 直流电压变换电路
3.1.2
直流电压变换电路的控制方式
①脉宽调制(PWM)工作方式： 即保持电路频率 f不变(f=1/T)，改变ton。在这种调压方式中，输 出电压波形的周期是不变的，因此输出谐波的频率也不变，这使得 滤波器的设计容易。 ②脉冲频率调制(PFM)工作方式： 即保持ton不变，改变T(f)。在这种调压方式中，由于输出电压波 形的周期是变化的，因此输出谐波的频率也是变化的，这使得滤波 器的设计比较困难，输出谐波干扰严重，一般很少采用。 ③混合调制控制方式：ton和T都可调，使占空比改变。 普遍采用的是脉宽调制控制方式。因为频率调制控制方式容易 产生谐波干扰，而且滤波器设计也比较困难。
10
输出纹波电压： 在Buck电路中，如果滤波电容C的容量足够大，则输出电压U0为常数。 然而在电容C为有限值的情况下，直流输出电压将会有纹波成份。 电流连续时的输出电压纹波为
U 0 (1 ) 2 fc 2 (1 )( ) 2 U 0 8LCf 2 f
其中f为buck电路的开关频率， fc为电路的截止频率。 它表明通过选择合适的L、C值，当满足fc＜＜f 时，可以限制输出 纹波电压的大小，而且纹波电压的大小与负载无关。
调制信号uc
utr、uc utr uc
载波utr
UD
PWM波形
24
3）直流PWM控制方式：用utr对直流变换电路开关器件的通断
进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，如果这些脉冲 的频率不变而宽度变化，经过滤波器后就能得到大小可调的直流 电压。 调节直流调制信号uc的大小，就可以改变PWM波脉冲的宽度。
4
3.2
原理图
降压直流电压变换电路
滤波电感
直流-直流变流电路
普遍采用的是脉宽调制控制方式。因为频率调制控制方式 容易产生谐波干扰，而且滤波器设计也比较困难。
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5.1.1 降压斩波电路 5.1.2 升压斩波电路 5.1.3 升降压斩波电路和Cuk斩波电路 5.1.4 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路
第5页/共35页
1.电路结构
V uD L
i1 I1
iL , IL
VD E
iC , IC uC
C
io , Io
uo ,Uo R
降压斩波器（Buck）主电路
第6页/共35页
2.工作原理
假设V、VD 均为理想 开关元件，并设V 的一 个控制周期为T。
V uD L
i1 I1
iL , IL
VD E
iC , IC uC
C
io , Io
uo ,Uo R
E
ton
toff
0
T
t
i0
E
R ton
toff
0 T
t
图5.1 基本的降压斩波 电路及其波形
在斩波电路中，输入电压是固定不变的，通过调节 开关的开通时间与关断时间，即调节占空比，即可控 制输出电压的平均值。
斩波器的控制方式通常有三种：
① 脉宽调制控制方式：维持T不变，改变ton。 ② 频率调制控制方式：维持ton不变，改变T。 ③ 混合调制控制方式：ton和T都可调，使占空比改变。
■直流-直流变流电路（DC/DC Converter）包括直接 直流变流电路和间接直流变流电路。
■直接直流变流电路
◆也称斩波电路（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电。 ◆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。
直流-直流变换电路
3.1.1 降压斩波电路 3.1.2 升压斩波电路 3.1.3 升降压斩波电路 3.1.4 Cuk斩波电路 3.1.5 Sepic斩波电路 3.1.6 Zeta斩波电路 3.1.7 复合斩波电路和多相多重斩波电路
3.1.1 降压斩波电路
3.1.2 升压斩波电路
3.1.7 复合斩波电路和多相多重斩波电路
直流
逆变
电路
交流 变压器
交流
整流 电路
脉动直流 滤波器
直流
变压器隔离型DC/DC变换器
• 采用这种结构的变换原因：
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。 输出电压与输入电压的比例远小于1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波电 感、滤波电容的体积和重量。
t
断.
O
t
S关断后到下一次再开通的一段时间 im1
内，必须设法使im1降回到零（变压 器的磁心复位)，否则下一个开关周
O t0
t1
t2
t
B
期中， im1将在本周期结束时的剩余
值基础上继续增加，并在以后的开
BS
关周期中依次累积起来，从而导致
变压器的励磁电感饱和。
励磁电感饱和后， im1会更加迅速地 增长，最终损坏开关器件。
t
总输出电流最大脉动率（电流脉动 iO2
t
幅值与电流平均值之比）与相数的平 Oi3
t
方成反比。
Oio
t
3.2 变压器隔离型DC/DC变换器
3.2.1 正激电路 3.2.2 反激电路 3.2.3 半桥电路 3.2.4 全桥电路
3.2 变压器隔离型DC/DC变换器
变压器隔离型DC/DC变换器：先将直流逆变为交流， 再整流为直流电，也称为直-交-直电路。