直流斬波電路

　　PWM的一種典型應(yīng)用就是直流斬波電路，所以PWM的原理同樣適合于直流斬波電路，這里通過(guò)PWM的實(shí)現(xiàn)過(guò)程來(lái)論證直流斬波電路的原理。

最簡(jiǎn)單的PWM波形實(shí)現(xiàn)過(guò)程

最簡(jiǎn)單直流斬波電路圖及輸出電壓波形

　　S是可控開(kāi)關(guān)，R為純電阻負(fù)載。當(dāng)S閉合時(shí)，輸出電壓U=Uo；當(dāng)S關(guān)斷時(shí)，輸出電壓U=0，輸出波形如上圖所示。假設(shè)開(kāi)關(guān)S通斷的周期T不變，導(dǎo)通時(shí)間為ton，關(guān)斷時(shí)間為toff，則輸出電壓的平均值U可表示為

　　其中a就是占空比：

　　通過(guò)改變a的值就可以改變輸出電壓平均值的大小，實(shí)現(xiàn)電壓變換的功能。

　　從直流斬波電路的原理我們可以知道，調(diào)節(jié)占空比a的值就可以調(diào)節(jié)輸出電壓平均值的大小，所以直流斬波電路的控制方式有三種。

　　1、脈寬調(diào)制控制方式：也就是我們普遍應(yīng)用的PWM方式，即維持T不變，改變ton。在這種控制方式中，輸出電壓波形的周期或頻率是不變的，因此輸出諧波的頻率也是不變的，這使得濾波器的設(shè)計(jì)變得較為容易，并得到普遍應(yīng)用。

　　2、脈沖頻率調(diào)制控制方式：即維持ton不變，改變T。在這種控制方式中，由于輸出電壓波形的周期或頻率是變化的，因此輸出諧波的頻率也是變化的，這使得濾波器的設(shè)計(jì)比較困難，輸出波形諧波干擾嚴(yán)重，一般很少采用。

　　3、調(diào)頻調(diào)寬混合控制方式：這種控制方式不但要改變ton和也要改變T，其特點(diǎn)是：可以使大大提高輸出的范圍，但由于頻率是變化的，也存在著設(shè)計(jì)濾波器較難的問(wèn)題。

　　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，關(guān)于這幾種直流斬波電路的詳細(xì)介紹請(qǐng)參考：幾種斬波電路的工作原理。

01直流斬波電路的調(diào)壓功能

　　直流斬波電路通過(guò)周期性地快速開(kāi)通、關(guān)斷，把輸入電壓斬成一系列的方便調(diào)節(jié)的脈沖電壓，改變脈沖列的脈沖寬度或頻率可以調(diào)節(jié)輸出電壓的平均值，因此直流斬波器的基本作用是進(jìn)行直流電壓的變換，即調(diào)壓作用。

　　利用直流斬波電路的調(diào)壓功能，直流斬波電路廣泛應(yīng)用于直流供電電源。在各種應(yīng)用場(chǎng)合中，不同用電設(shè)備所需要的直流供電電壓的等級(jí)不同，采用直流斬波電路可以將單一的、不穩(wěn)定的直流輸入電壓變換成負(fù)載所需要的穩(wěn)定的、不同電壓等級(jí)的直流供電電壓。因?yàn)橹绷鲾夭ㄆ鞴ぷ髟陂_(kāi)關(guān)狀態(tài)，因此這種類(lèi)型的直流供電電源也稱(chēng)為開(kāi)關(guān)電源。開(kāi)關(guān)電源在計(jì)算機(jī)、通信等各個(gè)領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。

02直流斬波電路的調(diào)阻功能

　　將直流斬波電路和一個(gè)固定電阻相并聯(lián)，通過(guò)直流斬波電路的斬波作用，可以調(diào)節(jié)并聯(lián)等效電阻的阻值，這一過(guò)程稱(chēng)為調(diào)阻。

03直流斬波電路的調(diào)磁功能

　　將直流斬波器串聯(lián)在電機(jī)的勵(lì)磁回路中，通過(guò)斬波作用調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的磁場(chǎng)大小，這一過(guò)程稱(chēng)為調(diào)磁。

　　直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于電樞電壓及磁場(chǎng)的大小，通過(guò)直流斬波器的調(diào)壓作用，可以調(diào)節(jié)電機(jī)的電樞電壓，達(dá)到調(diào)速的目的。同樣通過(guò)直流斬波器的調(diào)磁作用，可以調(diào)節(jié)電機(jī)的磁場(chǎng)及勵(lì)磁電流，也可以達(dá)到調(diào)速的目的。直流電機(jī)調(diào)速在地鐵、城市無(wú)軌電車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)等運(yùn)輸車(chē)輛上得到了廣泛的應(yīng)用。

04直流斬波電路的直流電壓隔離功能

　　直流斬波電路的工作方式是把輸入直流電壓斬波成為高頻脈沖電壓，將此脈沖電壓通過(guò)高頻變壓器隔離后再進(jìn)行濾波，可以得到與輸入電壓相互隔離的直流輸出電壓，從而使直流斬波器應(yīng)用在輸入、輸出之間需要隔離的直流電壓場(chǎng)合中。