《哈工大课件DC-DC技术-文库.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《哈工大课件DC-DC技术-文库.ppt（63页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第一章 DC-DC Converter(直流变换器),按主电路器件：半控型/全控型,直流变换器的分类：,按输入输出电压：降压式/升压式/升降压式,按工作范围：单象限/双象限/四象限,按电路结构：单元电路/多元电路（单重、多重）,按输入输出电隔离：非隔离/隔离(正激、反激、自激）,按输入滤波结构：电流源/电压源,按器件开关方式：硬开关电路/软开关电路,第一章 DC-DC Conwerter,多元多重结构：,元从电源侧看，差T/n分时的基本电路（n个）；重从负载侧看，差T/n分时的基本电路（m个）,n元n重结构,n元单重结构,1-1 Buck Converter,1-2 Boost Convert
2、er,1-3 Buck-Boost Converter,1-4 Cuk Converter,1-5 Sepic&Zeta Converter,1-6 多象限变换器,1-7 变压器隔离DC-DC变换器,Forward/Flyback/Royer Converter/,1-8 常用PWM集成控制芯片*,本章内容：,条 件 假 设,1、理想开关器件；,2、L、C 无损耗，无寄生参数；,3、电源 Ui 内阻为零，无分布参数；,4、开关频率 fs 远大于截止频率 fc,1-1 Buck Converter,电感电流：连续(CCM-Continuous Current Mode)临界 断续(DCM-Dis
3、contiuous Current Mode)电压纹波、谐波、内阻,电流的不同状态,1,电流连续状态：,稳定状态下：,直流变压器,在稳定状态下，一个开关周期中，电感伏秒积的代数和为0。即：电感两端的平均电压为0。,L伏秒平衡原则：,C安秒平衡原则：,在稳定状态下，一个开关周期中，电容安秒积的代数和为0。即：流经电容的平均电流为0。,电流临界状态：,D=0.1,D=0.9,电流断续状态：,续流时间？,电流断续状态：,D对UO的调节规律？,输出电压的纹波和谐波,设：稳态连续 IOC、IOR而 IL=IO,2,输出电压的谐波:,未经滤波的输出电压，即二极管反压的富氏级数,电路内阻的影响(CCM),设
4、：S与D的通态电阻相同，为ron 电感寄生电阻为rL,3,电源效率：,由电感临界电流平均值：,得,其中：,若负载稳定，此L过小，使IS-on-Max和UO过大，故一般取：,由输出电压纹波幅值：,得,或,仿真分析,5,例：计算临界电感；计算电压纹波；,D=0.5,DCM L=150uH,CCM L=450uH,1-2 Boost Converter,电感电流：连续 临界 断续 电压纹波,电流的不同状态,1,电流连续状态：,稳定状态下：,电流临界状态：,电流断续状态：,输入电流保护输出电压保护,泵升电压！,输出电压纹波,设：稳态连续 IOC、IOR,2,3,例：Ui=1236V，Uo=48V，Po
5、max=120W，fs=50kHz。选取保持断续状态的L量。,（与Ui=1236V无关）,仿真分析,4,D=0.75,D=0.50,D=0.25,fS=50kHz,UR1 500mV/Drv AC,1-3 Buck-Boost Converter,Buck-Boost Converter,B-B.Converter=Buck 串联 Boost,连续与临界状态,1,电流断续状态,2,例：f=20kHz,L=0.05mH,Ui=15V,Uo=10V,Po=10W,C足够大。判断电流状态连续否？,D=0.4;Ioc=1.8A,Io=1A 断续,输入电流保护输出电压保护,仿真分析,4,D=0.4,Bu
6、ck-Boost Converter,I/O电流脉动较大 应加滤波器,fS=20kHz Po=10W,仿真分析,4,输入电流脉动较小,1-4 Cuk Converter,Cuk Converter,Cuk Converter=Boost 串联 Buck,Cuk 电路分析,Cuk 电路分析,例：f=50kHz,D=0.33,其它单象限变换器,课后自行分析,1-5 多象限斩波电路,一、电流双象限半桥式斩波器,Buck Converter,Boost Converter,双象限运行，电流、功率可逆,并联,电流双象限半桥式斩波器,设：L足够大；稳态；R=0,对电机负载，E由Ui而来,对蓄电池负载，E不
7、由Ui决定,双象限半桥式斩波器,电流双象限桥式斩波器,BuckBoost 独立工作方式：,课后自行分析,电压双象限桥式斩波器,P148153,其他双象限DC/DC变换的电路拓扑,T型双向升降压变换器,级联式升降压变换器,双向CUK变换器,Sepic/Zeta变换器,二、四象限全桥式斩波器,正接+短接,四象限运行，电压、电流、功率均可逆,半桥并联,反接+短接,开关器件动作规律：每臂两个开关 不同时断开 不同时导通 即：同臂互补动作（实际存在闭锁时间）,四象限全桥式斩波器,设：L足够大；稳态；R=0,双极性单PWM控制,1,对角线互补控制（正接+反接）,单极性双PWM控制,2,同臂反相控制（正接+
8、短接）,？输出如何为负？,多重化PWM变换,3,N=3f 3,1-6 带变压器隔离的直流变换电路,前述变换器的不足：1、无隔离；2、传输比限制；3、单路输出,引入隔离变压器均可克服,隔离形式：1、单端；2、并联；3、半桥；4、全桥,比较条件：1、D=0.5；2、输入功率相同,单端式（Buck-Boost)：,线路简单（+MRT？）,开关通态平均电流 Ism=2Ii,需磁复位,变压器利用率低,适用于200W以下容量,1-6 带变压器隔离的直流变换电路,并联式(推挽式）：,S1、S2 50%互补动作,开关通态平均电流 Ism=Ii,无需磁复位MRT,适用于Ui小Ii大的条件,S 电压应力Usm=2
9、Ui,变压器利用率高,无需驱动隔离,1-6 带变压器隔离的直流变换电路,半桥式：,开关通态平均电流 Ism=2Ii,变压器利用率高,S1、S2 50%互补动作,S 电压应力Usm=Ui,无需磁复位MRT,适用于Ui大Ii小的条件,突出优点，具有抗不平衡能力,1-6 带变压器隔离的直流变换电路,全桥式：,开关通态平均电流 Ism=Ii,变压器利用率高,S1、S2 50%互补动作,S 电压应力Usm=Ui,无需磁复位MRT,适用于大（kW）功率要求,线路复杂、S多、驱动隔离,直通和偏磁问题,1、交变磁化,一,磁性材料的工作状态,2、单向磁化,3、偏直磁化,铁心利用率高,剩磁无限制,铁心损耗大,铁心
10、利用率低,剩磁要小（加气隙）,铁心损耗小,铁心损耗很小,加气隙增电流,铁心利用率很低,正激变换器 Forward Converter,二,磁通复位技术,转移消耗：,正激变换器 Forward Converter,二,磁通复位技术,再生反馈：,正激变换器 Forward Converter,二,磁通复位技术,强迫去磁：,应用电路,正激变换器 Forward Converter,二,双端正激变换器,S 电压应力Usm=Ui,正激变换器 Forward Converter,二,并联双端正激变换器,倍频输出 fo=fs,2元2重结构,反激变换器 Flyback Converter,三,变压器=耦合电感,多路输出自动均衡,L1蓄能,L2 释能,反激CCM变换分析,设：在直线段以单线变化,反激临界变换分析,设：在直线段以单线变化,设：在直线段以单线变化,反激DCM变换分析,反比于Io正比于D2,CCM、DCM 负载均不可开路！,设：在直线段以单线变化,反激DCM变换分析,
