直流斩波电路详解：四种常见类型的工作原理与应用

直流斩波电路详解：四种常见类型的工作原理与应用

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_47151388/article/details/142325423

直流斩波电路是一种将直流电压变换成所需直流电压的电力电子电路。它通过调整开关的导通和关断来调节输出电压，广泛应用于直流电机调速、电力电子变换等领域。主要有以下几种常见的斩波电路：

• 占空比（D）：决定电路输出电压的比例，范围 0<D<1。
• 同相/反相：输出电压与输入电压的极性关系。

1. 降压斩波电路（Buck Converter）

降压斩波电路的主要功能是将输入直流电压降至一个较低的输出电压。其基本工作原理如下：

• 电路结构：由一个开关器件（通常是MOSFET或IGBT）、二极管、储能电感和滤波电容组成。
• 工作原理：
• 当开关导通时，输入电压通过电感和开关闭合回路，为电感储能，输出电压等于输入电压减去电感的压降，电感电流线性增加。
• 当开关关断时，电感两端产生感应电压，由于电感电流不能瞬间改变，电流通过二极管向负载供电，电感释放能量，电流线性减小。
• 通过改变开关的导通时间（占空比），可以调节输出电压的大小。
• 输出电压公式：
  
  其中，D为占空比，范围为 0<D<1。

2. 升压斩波电路（Boost Converter）

升压斩波电路用于将输入直流电压升至一个较高的输出电压。其基本工作原理如下：

• 电路结构：由一个开关器件、二极管、储能电感和滤波电容组成。
• 工作原理：
• 当开关导通时，输入电压通过电感为电感储能，电感电流逐渐增大，电感中储存的能量增多，二极管反偏截止，电容向负载供电。
• 当开关关断时，电感上的电流通过二极管向负载和电容供电，电感释放能量，输出电压为输入电压和电感电压之和，达到升压的效果。
• 通过调整开关的导通时间（占空比）可以控制输出电压。
• 输出电压公式：
  
  其中，D为占空比，范围为 0<D<1。

3. 升降压斩波电路（Buck-Boost Converter）

升降压斩波电路可以根据需要将输入电压升高或降低到输出电压。其基本工作原理如下：

• 电路结构：包含一个开关器件、二极管、储能电感和滤波电容。
• 工作原理：
• 当开关导通时，输入电压通过电感为电感储能，电感电流增大，二极管反偏截止，电感储存能量，电容向负载供电。
• 当开关关断时，电感通过二极管为负载和电容供电，电感释放能量，输出电压与电感电压反向叠加，达到升压或降压效果。
• 通过改变开关的导通时间（占空比）可以实现升压或降压功能。
• 输出电压公式：
  
  其中，D为占空比，范围为 0<D<1。当 D<0.5 时为降压模式，D>0.5 时为升压模式。

4. Cuk斩波电路（Cuk Converter）

Cuk斩波电路是一种可以实现输入电压升高或降低，同时具有输入输出电流连续性和较低的输入输出电流纹波的电路。其基本工作原理如下：

• 电路结构：包含两个电感、一个电容、一个开关器件和二极管。电感和电容起到能量转换和滤波的作用。
• 工作原理：
• 当开关导通时，输入电压为输入电感储能，电感电流逐渐增加，电容通过二极管和负载放电，输出电感通过负载放电，电感储存能量。
• 当开关关断时，输入电感通过电容向输出电感供电，同时电容对负载放电，输出电感对负载放电。
• 通过调整开关的导通时间（占空比），实现对输出电压的调节。
• 输出电压公式：
  
  其中，D为占空比，范围为 0<D<1。输出电压的极性与输入电压相反。