直流变换器斩波电路

最基本的斩波电路如图形1所示，斩波器负载为R，当开关S合上时，uo=uR=Ud,并持续t1时间。当开关切断时uo=uR=0,并持续t2时间，T=t1＋t2为斩波器的工作周期，斩波器的输出波形见图1(b)。若定义斩波器的占空比D=t1/T,则从波形图可以获得输出电压平均值为

（a）电路(b)波形

图1 直流变换器斩波电路

图1所示的直流变换器在使用时输出纹波较大，为降低输出纹波，在输出端接入电感L、电容C滤波电容，如图2（a）所示，图中V2为续流二极管。这就是降压（Buck）式变换器，其输出电压平均值Uo总是小于输入电压Ud。通过电感中的电流（iL）是否连续，取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。

（a）电路(b)波形

图2 降压式（Buck）变换器

当电路工作频率较高，若电感和电容量足够大并为理想元件，电路进入稳态后，可以认为输出电压为常数。当晶体管V1导通时，电感中电流呈线性上升，因而

Ud－Uoa=L(iomax－iomin)/ton=L△ion/ton

式中ton是晶体管导通时间。

当晶体管截止时，电感中电流不能突变，电感上感应电动势使二极管导通，这时

Uoa=L(iomax－iomin)/toff=L△ioff/toff

式中toff为晶体管截止时间。在稳态时△ion=△ioff=△i。

因为电感滤波保持了直流分量，消除了谐波分量。输出电流平均值为

Ioa=(iomax＋iomin)/2=Uoa/RL(3.4)