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六種斬波電路原理分析 1、降壓斬波電路
圖1：降壓斬波電路(Buck Chopper)原理圖及波形圖 如上圖1：降壓斬波電路原理圖及波形圖所示，圖中V為全控型器件，選用IGBT;D為續流二極管。由圖1中V的柵極電壓波形UGE可知，當V處于通態時，電源Ui向負載供電，UD=Ui。當V處于斷態時，負載電流經二極管D續流，電壓UD近似為零，至一個周期T結束，再驅動V導通，重復上一周期的過程。負載電壓的平均值為： 式中ton為V處于通態的時間，toff為V處于斷態的時間，T為開關周期，α為導通占空比，簡稱占空比或導通比(α=ton/T)。由此可知，輸出到負載的電壓平均值UO最大為Ui，若減小占空比α，則UO隨之減小，由于輸出電壓低于輸入電壓，故稱該電路為降壓斬波電路。 2、升壓斬波電路 圖2：升壓斬波電路(Boost Chopper)原理圖及波形圖 如上圖2：升壓斬波電路原理圖及波形圖所示，電路也使用一個全控型器件V。由圖2中V的柵極電壓波形UGE可知，當V處于通態時，電源Ui向電感L1充電，充電電流基本恒定為I1，同時電容C1上的電壓向負載供電，因C1值很大，基本保持輸出電壓UO為恒值。設V處于通態的時間為ton，此階段電感L1上積蓄的能量為Ui*I1*ton。當V處于斷態時Ui和L1共同向電容C1充電，并向負載提供能量。設V處于斷態的時間為toff，則在此期間電感L1釋放的能量為(UO-Ui)*I1*toff。當電路工作于穩態時，一個周期T內電感L1積蓄的能量與釋放的能量相等，即： 上式中的T/toff≥1，輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。 3、升降壓斬波電路 圖3：升降壓斬波電路(Boost-Buck Chopper)原理圖及波形圖 如上圖3：升降壓斬波電路原理圖及波形圖所示，電路的基本工作原理是：當可控開關V處于通態時，電源Ui經V向電感L1供電使其貯存能量，同時C1維持輸出電壓UO基本恒定并向負載供電。此后，V關斷，電感L1中貯存的能量向負載釋放。可見，負載電壓為上負下正，與電源電壓極性相反。輸出電壓為： 若改變導通比α，則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當0<α<1/2時為降壓，當1/2<α<1時為升壓 4、Cuk斬波電路 圖4：Cuk斬波電路原理圖 如上圖4：Cuk斬波電路原理圖所示，電路的基本工作原理是：當可控開關V處于通態時，Ui—L1—V回路和負載R—L2—C2—V回路分別流過電流。當V處于斷態時，Ui—L1—C2—D回路和負載R—L2—D回路分別流過電流，輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。輸出電壓為： 若改變導通比α，則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當0<α<1/2時為降壓，當1/2<α<1時為升壓。 5、Sepic斬波電路 圖5：Sepic斬波電路原理圖 如上圖5：Sepic斬波電路:原理圖所示，電路的基本工作原理是：可控開關V處于通態時，Ui—L1—V回路和C2—V—L2回路同時導電，L1和L2貯能。當V處于斷態時，Ui—L1—C2—D—R回路及L2—D—R回路同時導電，此階段Ui和L1既向R供電，同時也向C2充電，C2貯存的能量在V處于通態時向L2轉移。輸出電壓為： 若改變導通比α，則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當0<α<1/2時為降壓，當1/2<α<1時為升壓。 6、Zeta斬波電路 圖6：Zeta斬波電路原理圖 如上圖6所示：Zeta斬波電路原理圖所示，電路的基本工作原理是：當可控開關V處于通態時，電源Ui經開關V向電感L1貯能。當V處于斷態后，L1經D與C2構成振蕩回路，其貯存的能量轉至C2，至振蕩回路電流過零，L1上的能量全部轉移至C2上之后，D關斷，C2經L2向負載R供電。輸出電壓為： 若改變導通比α，則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當0<α<1/2時為降壓，當1/2<α<1時為升壓。
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