3.1
直流-直流变换电路的工作原理

直流-直流变换电路利用电力电子开关器件周期性的开通和关断，将直流电源提供的直流电变换成一定频率的脉冲列，再通过滤波电路变成满足负载要求的直流电能。

在分析电路时，为了研究方便，通常将电路中的器件理想化。

①理想开关。所有电力电子元器件都具有理想特性：通态电阻为零、管压降为零、断态电阻为无穷大、漏电流为零，且开通和关断时间瞬间完成，开关损耗均为零。

②理想电源。直流电源是内阻为零的恒压源。

注意：在实际情况中，元器件都不会在理想条件下工作，应引起重视。

最基本的直流-直流变换电路如图3.1（a）所示，图中S表示电力电子开关， R 为纯电阻负载，对于纯电阻负载，其电压与电流波形成正比。当开关S闭合，在 t _on 期间，电路中电流 i _d 流过负载 R ，负载 R 两端就有电压 u _o ；当开关S断开，即在 t _off 时间内处于断开状态时，电路中电流 i _d 为零，电压 u _o 为零。直流-直流变换电路负载上的电压电流波形如图3.1（b）所示。

定义上述电路中开关的导通占空比为

式中， T 为开关器件的工作周期； t _on 为开关器件的导通时间； α 为占空比，即0～1变化的系数； t _off 为开关器件的关断时间。

由图3.1（b）波形图可得到输出电压平均值为

式中， U _d 为输入直流电压，由式（3.2）可知，改变占空比 α 的值就可以改变输出电压平均值的大小。而占空比 α 的改变可以通过改变导通时间 t _on 或工作周期 T 来实现。

根据对输出电压调制的方式不同，斩波电路控制方式有3种：

①脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）方式：保持开关周期 T 不变，控制开关导通时间 t _on 。

②频率调制方式：保持开关导通时间 t _on 不变，改变开关周期 T ，又称为调频型。

③混合型：开关导通时间 t _on 和周期 T 都可以调，使占空比改变。 oWLGXl1Ak26JQIA18s2UAncZGm1zODAnvsiqXpxNIz2ZXIrc4dGm9Lt/TH3g9qob