斬波器是一種將電壓值固定的直流電，轉(zhuǎn)換為另一固定電壓或可調(diào)電壓的裝置，一般是指直流對(duì)直流的轉(zhuǎn)換。斬波電路是斬波器的核心組成部分，負(fù)責(zé)將輸入電壓轉(zhuǎn)換成目標(biāo)輸出電壓。根據(jù)輸入輸出電壓大小、極性，斬波電路可分為降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路等，下面本文主要介紹以上幾種斬波電路的工作原理。

一降壓斬波電路

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(xù)流二極管。由圖1中V的柵極電壓波形UGE可知，當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源Ui向負(fù)載供電，UD=Ui。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，負(fù)載電流經(jīng)二極管D續(xù)流，電壓UD近似為零，至一個(gè)周期T結(jié)束，再驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過(guò)程。負(fù)載電壓的平均值為：

　　式中ton為V處于通態(tài)的時(shí)間，toff為V處于斷態(tài)的時(shí)間，T為開(kāi)關(guān)周期，α為導(dǎo)通占空比，簡(jiǎn)稱占空比或?qū)ū?α=ton/T)。由此可知，輸出到負(fù)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。

二升壓斬波電路

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(gè)全控型器件V。由圖2中V的柵極電壓波形UGE可知，當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源Ui向電感L1充電，充電電流基本恒定為I1，同時(shí)電容C1上的電壓向負(fù)載供電，因C1值很大，基本保持輸出電壓UO為恒值。設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為ton，此階段電感L1上積蓄的能量為Ui*I1*ton。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)Ui和L1共同向電容C1充電，并向負(fù)載提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時(shí)間為toff，則在此期間電感L1釋放的能量為(UO-Ui)*I1*toff。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T內(nèi)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。

三升降壓斬波電路

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(dāng)可控開(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，電源Ui經(jīng)V向電感L1供電使其貯存能量，同時(shí)C1維持輸出電壓UO基本恒定并向負(fù)載供電。此后，V關(guān)斷，電感L1中貯存的能量向負(fù)載釋放?？梢?jiàn)，負(fù)載電壓為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反。輸出電壓為：

　　若改變導(dǎo)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(dāng)0<α<1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2<α<1時(shí)為升壓。

四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(dāng)可控開(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，Ui—L1—V回路和負(fù)載R—L2—C2—V回路分別流過(guò)電流。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，Ui—L1—C2—D回路和負(fù)載R—L2—D回路分別流過(guò)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(dǎo)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(dāng)0<α<1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2<α<1時(shí)為升壓。

五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(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，Ui—L1—V回路和C2—V—L2回路同時(shí)導(dǎo)電，L1和L2貯能。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，Ui—L1—C2—D—R回路及L2—D—R回路同時(shí)導(dǎo)電，此階段Ui和L1既向R供電，同時(shí)也向C2充電，C2貯存的能量在V處于通態(tài)時(shí)向L2轉(zhuǎn)移。輸出電壓為：

　　若改變導(dǎo)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(dāng)0<α<1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2<α<1時(shí)為升壓。

六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(dāng)可控開(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，電源Ui經(jīng)開(kāi)關(guān)V向電感L1貯能。當(dāng)V處于斷態(tài)后，L1經(jīng)D與C2構(gòu)成振蕩回路，其貯存的能量轉(zhuǎn)至C2，至振蕩回路電流過(guò)零，L1上的能量全部轉(zhuǎn)移至C2上之后，D關(guān)斷，C2經(jīng)L2向負(fù)載R供電。輸出電壓為：

　　若改變導(dǎo)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(dāng)0<α<1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2<α<1時(shí)為升壓。

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