本章要点直流斩波电路的基本结构和分类；单象限直流斩波器（降压式、升压式、升-降压式、Cuk电路）的基本电路结构、工作原理和波形；全桥式斩波电路的基本结构和工作原理变压器隔离的斩波电路的基本结构和工作原理软开关的基本概念。将一种幅值的直流电压变换成另一幅值固定或大小可调的直流电压的过程称为直流-直流电压变换。它的基本原理是通过对电力电子器件的通断控制，将直流电压断续地加到负载上，通过改变占空比D来改变输出电压的平均值。它是一种开关型DC/DC变换电路，俗称斩波器(Chopper)。直流变换技术被广泛应用于可控直流开关稳压电源、焊接电源和直流电机的调速控制。在直流斩波器中，因输入电源为直流电，电流无自然过零点，半控元件的关断只能通过强迫换流措施来实现。强迫换流电路需要较大的换流电容等，造成了线路的复杂化和成本的提高。因此，直流斩波器多以全控型电力电子器件具有自关断能力的器件作为开关器件。5.1、直流斩波器的工作原理和分类5.1.1直流斩波器的基本结构和工作原理5.1.2直流斩波器的分类5.2、直流斩波器5.2.1、降压式直流斩波电路2、工作原理3、基本数量关系在稳态情况下，电感电压波形是周期性变化的，电感电压在一个周期内的积分为0，即设输出电压的平均值为U0，则在稳态时，上式可以表达为：（E-U0）ton=U0（T-ton）即式中D为导通占空比；ton为VT的导通时间；T为开关周期。通常ton≤T，所以该电路是一种降压直流变换电路。当输入电压E不变时，输出电压Uo随占空比D的线性变化而线性改变，而与电路其他参数无关。5.2.2升压式直流斩波电路1、电路的结构2、工作原理3、基本数量关系当电路处于稳态时，一个周期内电感L储存的能量与释放的能量相等，即=由上式可求出负载电压U0的表达式，即U0=由斩波电路的工作原理可看出，周期T≥toff，或T/toff≥1，故负载上的输出电压U0高于电路输入电压E，该变换电路称为升压式斩波电路。5.2.3升降压式直流斩波电路1、电路的结构2、工作原理3、基本数量关系电路处于稳态时，每个周期内电感电压uL对时间的积分值为零，即在开关VT导通期间，有uL=E；而在VT截止期间，uL=-u0。于是有Eton=U0toff输出电压表达式可写成改变D输出电压既可高于输入电压，也可低于输入电压。当时，斩波器输出电压低于输入电压，此时为降压变换；当时，斩波器输出电压高于输入电压，此时为升压变换。5.2.4Cuk直流斩波电路1、电路的特点2、工作原理3、基本数量关系稳态时，电容C在一个周期内的平均电流为零，即设电源电流i1的平均值为I1，负载电流i2的平均值为I2，开关S接通B点时相当于VT导通，如果导通时间为ton，则电容电流和时间的乘积为I2ton；开关S接通A点时相当于VT关断，如果关断时间为toff，则电容电流和时间的乘积为I1toff。由电容C在一个周期内的平均电流为零的原理可写出表达式从而可得忽略Cuk斩波电路内部元件L1、L2、C和VT的损耗，根据上图等效电路，可得到：电源输出的电能EI1等于负载上得到的电能U0I2，即。由此可以得出输出电压U0与输人电压E的关系为可见，Cuk斩波电路与升降压式斩波电路的输出表达式完全相同。5.2.5全桥式直流斩波电路1、电路的特点2、工作原理如果变换器同一桥臂的两个开关管VT在任一时刻都不同时处于断开状态，则输出电压uo完全由开关管的状态决定。以负直流母线N为参考点，U点的电压uUN由如下的开关状态决定：当VT1导通时，正的负载电流io将流过VT1；或当VD1导通时，负的负载电流io将流过VD1，则U点的电压为：uUN=E类似地，当VT2导通时，负的负载电流io将流入VT2；或当VD2导通时，正的负载电流io将流过VD2，则U点的电压为：uUN=0综上所述，uUN仅取决于桥臂U是上半部分导通还是下半部分导通，而与负载电流io的方向无关，因此UUN为：3、全桥式变换器有两种PWM的控制方式：1）双极性PWM控制方式在该控制方式下，图中的（VT1、VT4）和(VT2、VT3)被当作两对开关管，每对开关管都是同时导通或断开的。2）单极性PWM控制方式在该控制方式下，每个桥臂的开关管是单独控制的。全桥式直流-直流变换器的输出电流即使在负载较小的时候，也没有电流断续现象。5.3变压器隔离的直流-直流变换器若要求输入输出间实现电隔离，可在基本DC-DC变换电路中加入变压器，得到用变压器实现电隔离的直流变换器。变压器可插在基本变换电路中的不同位置，从而得到多种形式的变换器主电路。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。5.3.2反激变换器1、电路结构反激变换器