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f二降压斩波电路设计方案
21降压斩波电路原理图
降压斩波电路的原理图以及工作波形如图2所示。该电路使用一个全控型器件V也可使用其他器件若采用晶闸管需设置使晶闸管关断的辅助电路。图中为MOSFET。为在MOSFET关断时给负载中电感电流提供通道设置了续流二极管VD。斩波电路主要用于电子电路的供电电源也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等后两种情况下负载中均会出现反电动势如图中U0t所示。若负载中无反电动势时只需令U0t0以下的分析及表达式均可适用。
图2降压斩波电路原理图
22降压斩波电路工作原理图
直流降压斩波电路使用一个全控型的电压驱动器件MOSFET在t0时刻驱动V导通
电源Ui向负载供电负载电压U0E负载电流i0按指数曲线上升。当tt1时控制MOSFET关断负载电流经二极管VD续流负载电压U0近似为零负载电流呈指数曲线下降。为
了使负载电流连续且脉动小通常使串联的电感L值较大。电路工作时的波形图如图3所示。
图3降压斩波电路的工作波形
f至一个周期T结束再驱动MOSFET导通重复上一周期的过程。当电路工作处于稳态时负载电流在一个周期的初值和终值相等如图3所示。
负载电压平均值为
21
负载电流平均值为
式中t
o
为MOSFET处于通态的时间t
off
为MOSFET处于断态的时间T为开关周期
α为导通占空比。
由式11可知输出到负载的电压平均值U0最大为U减小占空比αU0随之减小。因此将该电路称为降压斩波电路。也称buck变换器。
根据对输出电压平均值进行调试的方式不同可分为三种工作方式
1保持开关导通时间不变改变开关T称为频率调制工作方式
2保持开关周期T不变调节开关导通时间称为脉冲宽调制工作方式
3开关导通时间和开关周期T都可调称为混合型。
三控制电路
控制电路需要实现的功能是产生控制信号用于控制斩波电路中主功率器件的通断通过对占空比的调节达到控制输出电压大小的目的。
斩波电路有三种控制方式
1保持开关周期T不变调节开关导通时间to
称为脉冲宽度调制或脉冲调宽型
2保持导通时间不变改变开关周期T成为频率调制或调频型
3导通时间和周期T都可调是占空比改变称为混合型。
因为斩波电路有这三种控制方式又因为PWM控制技术应用最为广泛所以采用PWM控制方式来控制MOSFET的通断。PWM控制就是对脉冲宽度进行调制的技术。这种电路把直流电压“斩”成一系列脉冲改变脉冲的占空比来获得所需的输出电压。改变脉冲的占空比就是对脉冲宽度进行调制只是因为输入电压和所需要的输出电压都是直流电压因此脉冲既是等幅的也是等宽的仅仅是对脉冲的占r