【電源百科】直流穩壓電源斬波電路
2017-6-26 11:36:02??????點擊：
定義
《電力電子技術》第4章定義：直流穩壓電源斬波電路是一種將電壓恒定的直流穩壓電源電變換為電壓可調的直流穩壓電源電的電力電子變流裝置，亦稱直流穩壓電源斬波器或DC/DC變換器。
注：這里DC/DC變換一般指直接將直流穩壓電源電變為另一直流穩壓電源電，不包括直流穩壓電源—交流—直流穩壓電源。
1直流穩壓電源斬波直流穩壓電源電路原理
PWM的一種典型應用就是直流穩壓電源斬波電路，所以PWM的原理同樣適合于直流穩壓電源斬波電路，這里通過PWM的實現過程來論證直流穩壓電源斬波電路的原理。
最簡單的PWM波形實現過程
最簡單直流穩壓電源斬波電路圖及輸出直流穩壓電源電壓波形
S是可控開關，R為純電阻負載。當S閉合時，輸出直流穩壓電源電壓U=Uo；當S關斷時，輸出直流穩壓電源電壓U=0，輸出波形如上圖所示。假設開關S通斷的周期T不變，導通時間為ton，關斷時間為toff，則輸出直流穩壓電源電壓的平均值U可表示為
其中a就是占空比：d
通過改變a的值就可以改變輸出直流穩壓電源電壓平均值的大小，實現直流穩壓電源電壓變換的功能。
2直流穩壓電源斬波電路的控制方式
從直流穩壓電源斬波電路的原理我們可以知道，調節占空比a的值就可以調節輸出直流穩壓電源電壓平均值的大小，所以直流穩壓電源斬波電路的控制方式有三種。
1、脈寬調制控制方式：也就是我們普遍應用的PWM方式，即維持T不變，改變ton。在這種控制方式中，輸出直流穩壓電源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，這使得濾波器的設計變得較為容易，并得到普遍應用。
2、脈沖頻率調制控制方式：即維持ton不變，改變T。在這種控制方式中，由于輸出直流穩壓電源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，這使得濾波器的設計比較困難，輸出波形諧波干擾嚴重，一般很少采用。
3、調頻調寬混合控制方式：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，也存在著設計濾波器較難的問題。
3直流穩壓電源斬波電路的分類
根據輸入輸出直流穩壓電源電壓大小、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，關于這幾種直流穩壓電源斬波電路的詳細介紹請參考：幾種斬波電路的工作原理。
4直流穩壓電源斬波電路的應用
01直流穩壓電源斬波電路的調壓功能
直流穩壓電源斬波電路通過周期性地快速開通、關斷，把輸入直流穩壓電源電壓斬成一系列的方便調節的脈沖直流穩壓電源電壓，改變脈沖列的脈沖寬度或頻率可以調節輸出直流穩壓電源電壓的平均值，因此直流穩壓電源斬波器的基本作用是進行直流穩壓電源電壓的變換，即調壓作用。
利用直流穩壓電源斬波電路的調壓功能，直流穩壓電源斬波電路廣泛應用于直流穩壓電源供電電源。在各種應用場合中，不同用電設備所需要的直流穩壓電源供電直流穩壓電源電壓的等級不同，采用直流穩壓電源斬波電路可以將單一的、不穩定的直流穩壓電源輸入直流穩壓電源電壓變換成負載所需要的穩定的、不同直流穩壓電源電壓等級的直流穩壓電源供電直流穩壓電源電壓。因為直流穩壓電源斬波器工作在開關狀態，因此這種類型的直流穩壓電源供電電源也稱為開關電源。開關電源在計算機、通信等各個領域也得到了廣泛的應用。
02直流穩壓電源斬波電路的調阻功能
將直流穩壓電源斬波電路和一個固定電阻相并聯，通過直流穩壓電源斬波電路的斬波作用，可以調節并聯等效電阻的阻值，這一過程稱為調阻。
03直流穩壓電源斬波電路的調磁功能
將直流穩壓電源斬波器串聯在電機的勵磁回路中，通過斬波作用調節勵磁直流穩壓電源電流，從而調節電機的磁場大小，這一過程稱為調磁。
直流穩壓電源電機的轉速取決于電樞直流穩壓電源電壓及磁場的大小，通過直流穩壓電源斬波器的調壓作用，可以調節電機的電樞直流穩壓電源電壓，達到調速的目的。同樣通過直流穩壓電源斬波器的調磁作用，可以調節電機的磁場及勵磁直流穩壓電源電流，也可以達到調速的目的。直流穩壓電源電機調速在地鐵、城市無軌電車、電動汽車等運輸車輛上得到了廣泛的應用。
04直流穩壓電源斬波電路的直流穩壓電源電壓隔離功能
直流穩壓電源斬波電路的工作方式是把輸入直流穩壓電源電壓斬波成為高頻脈沖直流穩壓電源電壓，將此脈沖直流穩壓電源電壓通過高頻變壓器隔離后再進行濾波，可以得到與輸入直流穩壓電源電壓相互隔離的直流穩壓電源輸出直流穩壓電源電壓，從而使直流穩壓電源斬波器應用在輸入、輸出之間需要隔離的直流穩壓電源電壓場合中。
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