• 直流变换电路的常用工作方式主要有两种：
• ① 脉冲频率调制(PFM)工作方式： 即维持ton不变，改变TS。一般很少采用。
• ② 脉宽调制(PWM)工作方式： 即维持TS不变，改变ton 。这种工作方式最常用。
3.2 降压变换电路(Buck)
▪原理图
输入直 流电压
滤波电感
滤波电容 负载
续流二极管
1）电感电流iL连续模式 ：
✓在ton期间: 电感上的电压为
uL
L
diL dt
U dU OLI2t on I1
LIL ton
to
n
(IL)L Ud UO
(3.2.4)
式中△IL=I2－I1为电感上电流的变化量，UO为输出电压的 平均值。
✓在toff期间:电感中的电流iL从I2线性下降到I1，则有
UO
I0
I2
2
I1
(3.2.8)
I1I0U2dLTS D(1D) (3.2.9)
2）电感电流iL临界连续状态：
变换电路工作在临界连续状态时，即有I1=0，由
I1I0U2dLTS D(1D)
可得电流临界连续的电感值L0为：
Lo
UdTS 2I0K
D(1D)
(3.2.10)
即电感电流临界连续时的负载电流平均值为 ：
2）原理图
电感，用 来储能
全控型电力 器件开关
电容，用来保 持输出电压
3.3 升压变换电路
• 3）工作原理：
➢ ton工作期间： 二极管截止，电感L储
能，电容C 给负载R 提供能量。如图(b).
➢ t管offＤ工作R提
供能量。如图(c) .
图3.2.1 降压电路及其波形图
UO DUd
占空比： D t on TS
改因改因输变为输变为入DD入DD值是电值是电就0压就0压～～可U可U11d以之d以。之。改间改所间所变变变以变以输化输称化称出的出为的为电系电降系降压数压压数压U，U变，变OO因的换因的换此大电此大电输小路输小路出。。出。。电电压压UUOO总总是是小小于于 忽略功率损耗，由输入输出功率平衡有： 忽略功率损耗，由输入输出功率平衡有：
L I L t off
toff
L I L UO
(3.2.5)
根据式(3.2.4)、(3.2.5)可求出开关周期ＴS为
TS1ftontoffUO (IU LdLU dU O）
(3.2.6)
ILU O (U fdL dU O U )U dD (f1 L D )
(3.2.7)
小即为将上式I1。式(3电.中2.感7△)、电IL(为流3.流一2.8过周)同电期时感内代电的入流平关的均系峰值式－与△峰负I值L载=，电I2－最流I大I1O可相为得等I2，，最
图3.3.1 升压变换电路及其波形
可以推得输出电压Uo与输入电压Ud之间的关系为：
U0＝tontoftfoffUd
Ud 1D
式中占空比D=ton/TS。
•当D=0时，U0=Ud，但D不能为1。 0≤D＜1 •改变占空比D，就可以改变输出电压Uo。 •因为 0≤D＜1， Uo≥Uin。所以称为升压变换电路。
由波形图可得到输出电压平均值：
UO
ton Ts
Ud
图3.1.1 基本的斩波器电路
及其负载波形
定义占空比：
D
t on TS
则： UO DUd
（3.1.1） （3.1. 2）
改变D值就可以改变输出电压UO的大小。 因为D是0～1之间变化的系数，因此在D的变化范围内输
出电压UO总是小于输入电压Ud，
占空比的改变：通过改变ton 或TS来实现。
4）Boost变换器的可能运行情况：
参考降压变换电路的计算方法，可得电感电流临界连 续时的负载电流平均值为：
2、分类： 按 变 换 器 的 功 能 : 降 压 变 换 电 路 (Buck) 、 升 压 变 换 电 路
(Boost)、升降压变换电路(Buck-Boost)、正激式变换 电路、反激式变换电路、库克变换电路(Cuk)和全桥直流变 换电路等。
3.1 直流变换电路的工作原理
❖ 工作原理：图中S是可控开关，R 为纯阻性负载。在时间内当开关S 接通时，电流经负载电阻R流过， R两端就有电压；在时间内开关T 断开时， R中电流为零，电压也 变为零。 T时S间为。开关T的工作周期，ton为导通
3.2 降压变换电路
✓ 导通期间（ton ）：电力开 关器件导通T，电感蓄能， 二极管D反偏。 等效电路如图3.2.1 (b).
✓ 关断期间（toff）：电力开 关器件断开，电感释能， 二极管D导通续流。等效电 路如3.2.1(c)所示；
✓ 可以计算出输出电压的平 均值为：
Uo DUd
(3.2.3)
第3章 直流变换电路
3.1 直流变换电路的工作原理 3.2 降压变换电路 3.3 升压变换电路 3.4 升降压变换电路 3.6 带隔离变压器的直流变换器
第3章 直流变换电路
1、定义：
利用电力开关器件周期性的开通与关断来改变输出电压 的大小，将直流电能转换为另一固定电压或可调电压的直流 电能的电路称为直流变换电路(DC/DC变换电路)。也称为 斩波器。
UdId UoIo
可得：
IO
Ud UO
Id
1 DId
3.2 降压变换电路（Buck）
❖ Buck变换器的可能运行情况：
电感电流连续模式
电感电流临界 连续状态
电感电流断流模式 图3.2.2 电感电流波形图 ❖ 电感中的电流iL是否连续，取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。
3.2 降压变换电路
IOKU2dLTOS D(1D)
(3.2.11)
式中Iok为电感电流临界连续时的负载电流平均值。
当实际负载电流Io＞ Iok时，电感电流连续； 当实际负载电流Io = Iok时，电感电流处于临界连续; 当实际负载电流Io ＜Iok时，电感电流断续。
❖输出纹波电压：
在Buck电路中，如果滤波电容C的容量足够大， 则容不输可出能电为压U无0穷被大滤，得所非以常直平流。输然出而电实压际总中会的有电 纹波成份。
电流连续时的输出电压纹波为
U0 U0
(1D) 8LCf2
（3.2.14）
其中f为buck电路的开关频率。
它表明通过选择合适的L、C值，可以限制输出纹波 电压的大小，而且纹波电压的大小与负载无关。
3.3 升压变换电路（Boost）电路
• 1) 定义：直流输出电压的平均值高于输入电压的 变换电路称为升压变换电路，又叫Boost电路。