直流斩波电路工作原理
直流斩波电路
❖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 ※与降压斩波电路一样，升压斩波电路也可看成是直流变压器。 ➢ 根据电路结构分析输出电流的平均值Io为：
➢ 则电源电流的平均值I1为：
（四）升压斩波电路典型应用（直流电机传动）
✓此时电机的反电动势相当于右图中的电源，而此时的直流电源相当于右图中的 负载。由于直流电源的电压基本是恒定的，因此不必并联电容器。
设此阶段电流初值为I10， =L/R，解上式得
② V为断态期间，设负载电流为i2， 有：
设此阶段电流初值为I20， 解上式得：
且：I10＝i2(t2)，I20=i1(t1)，代入<1>,<2>
<1> <2>
当L无穷大时
上式表示了平波电抗器L为无穷大，负载电流完全平直时的负载电流平均值Io， 此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。
I1为电源电流平均值
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
5.1.2 升压斩波电路
（一）工作电路
储存电能
保持输出 电压
（二）工作原理及动态演示
（三）数量关系(直接从能量角度分析）
➢V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压 向负载供电，因C值很大，输出电压uo为恒值，记为 Uo。设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为：
其输出功率和输入功率相等，可看作直流变压器。
5.2 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的组合构成
（1）电流可逆斩波电路※ （2）桥式可逆斩波电路
5.2.1 电流可逆斩波电路
➢ 斩波电路用于拖动直流电动机时，常要使电动机既可电动运行，又可再生制动, 可通过电流可逆斩波电路来实现.电流可逆斩波电路由降压斩波电路和升压斩 波电路复合而成.
直流斩波电路的工作原理是什么
直流斩波电路的工作原理是什么
直流斩波电路的工作原理是通过控制开关管的导通和关断来改变输入直流电源的占空比，从而实现对输出电压的调节。
直流斩波电路由开关管、二极管、滤波电感和负载组成。
在工作原理上，当开关管导通时，输入直流电源的电能通过电感储存起来，并传递到负载上，此时电感中的电流逐渐增大；当开关管关断时，负载上的电能通过二极管的导通路径回流至电源侧，电感中的电流逐渐减小。
通过控制开关管导通和关断的时间比例，可以实现对输出电压的连续调节。
在工作过程中，当开关管导通时，电感储存的电能会通过滤波电容平滑输出，并为负载提供稳定的电压；当开关管关断时，二极管承担负载电流的传导，保证电压的连续性，同时由于开关管关断时的回流电流较小，也能减小功耗。
通过控制开关管的导通和关断时长及频率，可以实现直流斩波电路对输出电压的调节和稳定性控制，进而满足不同的电源需求和负载要求。
斩波电路原理
斩波电路原理一、斩波电路概述斩波电路是一种将直流电转换为交流电的电路，通常用于交流电机驱动、逆变器等应用中。
其原理是通过周期性地开关导通和断开，使直流电源经过一个高频变压器的变换，输出具有一定频率和幅值的交流电。
二、斩波电路分类1. 单极性斩波电路：只有一个半桥开关管或全桥开关管，在负载两端产生单向脉冲。
2. 双极性斩波电路：有两个半桥开关管或全桥开关管，在负载两端产生双向脉冲。
三、单极性斩波电路原理单极性斩波电路主要由直流源、半桥开关管、高频变压器和输出滤波器四部分组成。
其中直流源提供稳定的直流输入，半桥开关管控制输入信号的导通和断开，高频变压器将输入信号变换成具有一定频率和幅值的交流信号，输出滤波器则对交流信号进行平滑处理。
1. 直流源直流源通常使用整流桥将市区或三相交流转换为稳定的直流电源，直流电压的大小取决于所选用的整流桥和滤波器。
2. 半桥开关管半桥开关管通常由一个N沟道MOSFET管和一个二极管组成。
当N 沟道MOSFET导通时，二极管截止；当N沟道MOSFET截止时，二极管导通。
通过控制N沟道MOSFET的导通和截止，可以实现直流信号的周期性开关。
3. 高频变压器高频变压器是斩波电路中最重要的部分之一。
它通过将输入信号变换为具有一定频率和幅值的交流信号，实现了直流到交流的转换。
高频变压器通常由磁芯、一些绕组和辅助元件组成。
4. 输出滤波器输出滤波器主要用于对交流信号进行平滑处理，去除其残留的脉冲噪声和杂散波形。
输出滤波器通常由电感、电容等元件组成。
四、双极性斩波电路原理双极性斩波电路与单极性斩波电路类似，只不过在半桥开关管上增加了一个相同结构相反的开关管。
这样，当一个开关管导通时，另一个开关管截止，从而在负载两端产生双向脉冲。
五、斩波电路优缺点1. 优点：(1) 斩波电路可以将直流电源转换为交流电源，用于驱动交流负载。
(2) 斩波电路具有高效率、高速度和可靠性等优点。
(3) 斩波电路可以实现输出电压和频率的调节。
直流斩波电路的工作原理是什么
直流斩波电路的工作原理是什么
直流斩波电路是一种用于将直流电转换为脉冲电流或脉冲电压的电路。
其工作原理如下：
1.自激振荡：
直流斩波电路中，使用一个开关器件（如晶体管或MOSFET）和一个电感器构成振荡回路。
当开关器件关闭时，电感器上的电流开始积累。
当开关器件打开时，电感器上的电流被迫流过负载电阻，产生脉冲电流或脉冲电压。
2.周期性切换：
通过周期性地打开和关闭开关器件，直流斩波电路可以实现周期性地转换直流电源电流。
开关器件的开闭操作由一个控制电路控制，该控制电路根据电流或电压的变化来调整器件的状态。
3.削波：
直流斩波电路通过改变开关器件的开闭状态，将直流电源的平均电压降低到所需的脉冲电压水平。
在开关器件关闭时，电感器上的电流将通过负载电阻流过，形成脉冲，因此平均电压较低。
在开关器件打开时，电感器上的电流不再流过负载电阻，电压升高。
通过调整开关器件的开闭频率和占空比，可以实现所需的电压输出。
总的来说，直流斩波电路利用开关器件和电感器的相互作用，将直流电源电流转换为周期性的脉冲电流或脉冲电压。
这种电路的主要应用是在电源变换、驱动和开关控制器等领域。
直流斩波电路的工作原理
直流斩波电路的工作原理直流斩波电路是一种将直流电源转换为可调控的脉冲电流的电路。
其主要原理是通过开关管（例如晶闸管和二极管）的控制，改变电路中的通断状态，从而使直流电源的电压在时间上发生间断性变化，实现电流的控制和调节。
直流斩波电路通常由三个核心部分组成：开关装置、滤波装置和控制装置。
开关装置是直流斩波电路的关键部分，它负责将直流电源中的电流通过开关管进行周期性地开关，以实现电路中电压的间断变化。
开关装置通常由晶闸管和二极管构成。
滤波装置用于滤除开关操作产生的脉冲电压，将电路中的电压变为平滑的直流信号，以保证输出的电流稳定。
滤波器通常由电容和电感构成。
控制装置是直流斩波电路的控制中心，它通过对开关装置的控制，调节开关管的通断状态和开关闭合的周期，从而控制电路中的电流输出。
控制装置通常由控制电路和触发电路组成。
直流斩波电路的工作过程如下：1. 当控制装置使得开关管导通时，直流电源的正极与负极通过开关管形成一个低电阻通路，直流电源的电流可以顺利通过直流斩波电路，输出的电流电压保持稳定。
同时，此时电阻网络的电压为零，输出电压接近直流电源的电压。
2. 当控制装置使得开关管截止时，开关管阻断了直流电源的电流通路，此时输出电流电压开始变化。
由于电感的自感作用，原先通过开关管的电流无法瞬间消失，而是沿着电感的方向形成一个反向电流。
造成了电感两端的电压对地电压增加，同时电容接收到的电压减小。
因此，此时输出的电流电压下降。
3. 当电感的反向电流逐渐减小到零时，电容开始通过二极管向直流电源放电，此时输出的电流电压开始增加。
4. 当电容通过二极管完全放电后，电感两端的电压对地电压下降到零，输出的电流电压再次恢复到直流电源的电压值。
通过不断地周期性开闭开关管，直流斩波电路实现了电源电压的间断变化，从而控制了输出的电流电压，实现了对直流电源的调节。
通过控制开关管的通断状态和开关闭合的时间，可以调节输出电压的大小以及电流的形状，从而满足各种不同的电路需求。
直流斩波电路
0 uL d t 0
V处于通态
uL = E
E ton Uo toff
V处于断态
uL = - uo
所以输出电压为： U o
ton toff
E ton T ton
E 1
E
升降压斩波电路和Cuk斩波电路
结论
当0<a <1/2时为降压，当1/2<a <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。
US
U0
L diL dt
L I ton
t=t1时刻，驱动V关断，在时间内， 电路工作于模式2。VD承受正向 电压而导通，电感L释放储能， 电感电流经VD续流，并呈指数规 律下降。电容C上旳电流为电感 电流与负载电流之差。假如L和C 参数选择合适，负载R上旳电流 基本维持不变，
U0
L
diL dt
L I T ton
因为L和C数值合适时，负载电流维持为Io不变 电源只在V处于通态时提供能量，为 UsIoton 在整个周期T中，负载消耗旳能量为 RIo2T
一周期中，忽视损耗，则电源提供旳能量与负载消耗旳能量相等。
Us Ioton RIo2T
Us I1 Uo Io Uo Io
Io
U s
R
I1
U0
ton
T
t on T
△U
ton
0
T
开通 关断
t
i
0 t
图6.5 平均控制方式波形
3、时间比与瞬时值混合控制方式
此种控制方式是前面两种控制方式旳结合，合用于要求电 流（或电压）按时间比喻式输出，同步又要求控制输出电 流（或电压）瞬时值旳场合。
6.2 基本斩波电路
斩波技术原理
斩波技术原理
斩波技术是一种将直流电转换为另一固定电压或可调电压的直流电的技术，也称为直流-直流变换器（DC/DC Converter）。
其工作原理主要是通过脉宽调制（PWM）或频率调制等方式，将直流电源“斩”成一系列的脉冲，再通过滤波电路将脉冲平均化，从而得到所需的直流电压。
斩波电路可以分为降压斩波电路、升压斩波电路和升降压斩波电路等。
斩波电路可以用于调节直流电压，广泛应用于各种电源供应系统和电机控制系统等领域。
斩波电路的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 调整脉冲宽度：通过控制斩波器开关的开通时间和关断时间，可以调整输出脉冲的宽度，从而得到所需的直流电压。
2. 滤波平滑：斩波器输出的脉冲电流经过滤波电路，将脉冲平均化，得到平滑的直流电流。
3. 反馈控制：斩波器可以通过反馈控制电路，根据输出电压的大小自动调整开关的开通时间和关断时间，实现输出电压的自动调节。
斩波技术的应用非常广泛，例如在电动车充电器、可调直流电源、LED照明电源等领域都有应用。
直流降压斩波电路原理
直流降压斩波电路原理直流降压斩波电路是一种常用的电路，用于将高压直流电源的输出电压降低到所需的较低电压。
它由一个整流器和一个滤波器组成，常见的形式是整流器采用二极管整流，滤波器采用电容滤波。
整流器原理整流器是直流降压斩波电路中的第一部分。
它的作用是将交流电源转换为直流电源。
常见的整流器有半波整流和全波整流两种。
半波整流半波整流通过使用一个二极管将正弦交流信号的负半周截去，只保留正半周。
具体原理如下：1.当输入交流信号为正时，二极管处于导通状态，允许电流通过。
2.当输入交流信号为负时，二极管处于截止状态，不允许电流通过。
这样，在每个周期内只有一个半周的信号被传递，从而实现了对输入信号进行了“剪切”，只保留了其中的正半周。
全波整流全波整流通过使用两个二极管将正弦交流信号的负半周与正半周分别截去，只保留正半周。
具体原理如下：1.当输入交流信号为正时，D1二极管处于导通状态，允许电流通过。
2.当输入交流信号为负时，D2二极管处于导通状态，允许电流通过。
这样，在每个周期内都有一个半周的信号被传递，从而实现了对输入信号进行了“剪切”，只保留了其中的正半周。
滤波器原理滤波器是直流降压斩波电路中的第二部分。
它的作用是对整流后的脉动直流进行平滑处理，以获得稳定的直流输出。
常见的滤波器采用电容滤波。
电容滤波电容滤波器通过使用电容器对输入信号进行滤波。
当输入信号为直流时，电容器充电到与输入信号相同的电压；当输入信号发生变化时，电容器通过放电或充电来平滑输出信号。
具体原理如下：1.当输入信号为正时，电容器开始充电，储存能量。
2.当输入信号为负时，电容器开始放电，向外输出能量。
这样，电容器的充放电过程可以平滑输出信号，减小脉动。
原理图示例以下是一个简单的直流降压斩波电路的原理图示例：输入电源────> 整流器────> 滤波器────> 输出负载│ │└───────┬──────┘│地线输入电源为交流高压信号，经过整流器转换为直流信号。
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直流斩波电路工作原理及输出输入关系
升压斩波电路（Boost Chopper ）
升压斩波电路
假设L 和C 值很大。
处于通态时，电源E 向电感L 充电，电流恒定1i ，电容C 向负载R 供电，输出电压0u 恒定。
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。
设V 通态的时间为on t ，此阶段L 上积蓄的能量为on t Ei 1
设V 断态的时间为off t ，则此期间电感L 释放能量为off t i E u 10)(- 稳态时，一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等：
on t Ei 1=off t i E u 10)(-
化简得 E t T E t t t u off
off off
on =+=0 off t T ——升压比；升压比的倒数记作β ，即off
t T =β β和α的关系：a +β=1
所以输出电压为
E E u α
β-==111
升降压斩波电路 (buck -boost Chopper)
降压斩波电路
V 通时，电源E 经V 向L 供电使其贮能，此时电流为1i ，同时，C 维持输出电压恒定并向负载R 供电，这时E u L =。
V 断时，L 的能量向负载释放，电流为2i 。
负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，这时0u u L -=。
稳态时，一个周期T 内电感L 两端电压L u 对时间的积分为零，即
⎰⎰⎰=-=+=T
off on T
t off L t on L L t u Et dt u dt u dt u on on 00)(0)(0 所以输出电压为：
E E t T t E t t u oN on off on α
α-=-==10 （on t 为 V 处于通态的时间，off t 为V 处于断态的时间）
Cuk 斩波电路
(a)电路图
(b) 等效电路
Cuk 斩波电路及其等效电路
V 通时，开关S 合向B 点，E —1L —V 回路和R —2L —C —V 回路有电流，这时2i i C =。
V 断时，开关S 合向A 点，E —1L —C —VD 回路和R —2L —VD 回路有电流，这时1i i C =。
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。
稳态时电容C 的电流在一周期内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零，即
012)(0)(0=-=+=⎰⎰⎰
off on T t off C t on C T C t i t i dt i dt i dt i on on （on t 为V 处于通态的时间， off t 为V 处于断态的时间）
由此可得： α
α-=-==112on on on off t t T t t i i 假设电容C 很大使电容电压C u 的脉动足够小。
当开关S 合到B 点时，B 点电压B u =0，A 点电压C A u u -=； 当S 合到A 点时，C B u u =，A u =0。
因此，B 点电压B u 的平均值为C on off
B U t t U =（
C U 为电容电压C u 的平均值）
，又因电感1L 的电压平均值为零，所以C on off
B U t t U E ==。
另一方面，A 点的电压平均值为
C on A U T
t U -=，且2L 的电压平均值为零，按上图（b ）中输出电压0U 的极性，有C oN U T t U =
0。
于是可得出输出电压0U 与电源电压E 的关系为：
E E t T t E t t U on on on off α
α-=-==
10
Sepic 斩波电路
Sepic 斩波电路
V 处于通态时，E —1L —V 回路和1C —V —1L 回路同时导电，1L 和2L 贮能。
V 处于断态时，E —1L —1C —VD —负载回路及2L —VD —负载回路同时导电，此阶段E 和1L 既向负载供电，同时也向1C 充电（1C 贮存的能量在V 处于通态时向2L 转移）。
V 导通时，E u L =1 12C L u u =
V 关断时，101C L u u E u --= 02u u L -= 稳态时电感1L 和1L 的电压在一周期内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零，即
0)(10)(10)(101=--+=+=⎰⎰⎰
off C on T t on L t on L T L t u u E Et dt u dt u dt u on on 001)(20)(202=-=+=⎰⎰⎰off on C T t on L t on L T
L t u t u dt u dt u dt u on on
由以上两式解得输入输出关系为：
E E t T t E t t U on on off on α
α-=-==
10
Zeta 斩波电路
Zeta 斩波电路
V 处于通态期间，电源E 经开关V 向电感L 1贮能。
V 关断后，1L －VD －1C 构成振荡回路， 1L 的能量转移至1C ，能量全部转移至1C 上之后，VD 关断，1C 经2L 向负载供电。
V 导通时，E u L =1 012u u E u C L --=
V 关断时，11C L u u = 02u u L -=
稳态时电感1L 和1L 的电压在一周期内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零，即
01)(10)(101=+=+=⎰⎰⎰
off C on T t on L t on L T L t u Et dt u dt u dt u on on 0)(001)(20)(202=---=+=⎰⎰⎰off on C T t on L t on L T
L t u t u u E dt u dt u dt u on on
由以上两式解得输入输出关系为：
E E t T t E t t U on on off on αα-=-==
10。