1、直流-直流變換器也稱為斬波器，通過對電力電子器件的通斷控制，將直流電壓斷續地加到負載上，通過改變占空比改變輸出電壓平均值。本章首先對直流斬波電路進行了簡單介紹，重點對5種DC-DC電路拓撲結構、工作原理、關鍵節點的波形圖進行了論述，包括：Buck，Boost，Buck-Boost，Cuk。最后概括地介紹了上述4種結構中參數的計算方法。本章要求了解直流斬波電路技術的內涵，重點掌握4種電路拓撲結構特點、原理及工作過程，從而為開關電源的設計打下基礎。 一些拓撲更適用于DC/DC變換器，此時也稱為直流斬波電路。直流斬波是將恒定的直流電變為另一固定電壓或可調電壓的直流電，一般指直接將一種直流電變為另一直

2、流電，不包括直流交流直流變換。電路選擇時還要看是大功率還是小功率，高壓輸出還是低壓輸出，有些在相同功率輸出下使用較少器件和可靠性之間有較好的折中。較小的輸入/輸出紋波和噪聲也是拓撲經常考慮的因素。另外，有些拓撲自身缺陷，需要附加復雜且難以定量分析的電路才能工作。因此，要恰當選擇拓撲，熟悉各種不同拓撲的優缺點及使用范圍是非常重要的。錯誤的選擇會使電源設計一開始就注定失敗。表3-1給出了不同拓撲結構的性能特點，在設計時綜合考慮其中的參數，選擇最優方案。本章將介紹幾種早期的基本拓撲，Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk等并討論其工作原理、典型波形、優缺點以及應用場合。表3-1 開關電源

3、拓撲的比較3.2.1電路結構及工作原理Buck變換器又稱為降壓變換器、串聯開關穩壓電源、三端開關型降壓穩壓器。由圖3-1可知，Buck變換器主要包括：開關元件VT，二極管D1，電感L1，電容C1和反饋環路。而一般的反饋環路由四部分組成：采樣網絡，誤差放大器，脈寬調制器(PWM)和驅動電路。VGL1V1IVT誤差放大器反饋環路驅動電阻vwmveaPWM-+VSVtrVref-+ISI0V0RLR1R2C1IL1IC1ID1VTVdc圖3-1 Buck變換器結構 為了便于對Buck變換器基本工作原理的分析，我們首先作以下幾點合理的假設：a、開關元件VT和二極管D1都是理想元件。它們可以快速的導通和

4、關斷，且導通時壓降為零，關斷時漏電流為零；b、電容和電感同樣是理想元件。電感工作在線性區而未飽和時，寄生電阻等于零。電容的等效串聯電阻和等效串聯電感等于零；c、輸出電壓中的紋波電壓和輸出電壓相比非常小，可以忽略不計；d、采樣網絡R1和R2的阻抗很大，從而使得流經它們的電流可以忽略不計。 (d)(c)(b)(a)TonVGVwmOVV1VdcVtrVea圖3-2 電路節點波形圖 3.2.2 電路關鍵節點波形T TononT ToffoffV Vdcdc0 00 00 00 0I ID D1 1I IO Ot t0 0I IL L1 1t tt tt tt tI IC C1 1I IVTVTV V

5、1 1T TT Td dT Tidid3.2.3主要參數計算方法3.2.4 Buck變換器優缺點Buck電路輸入電流斷續，輸出電流連續，使用高壓側開關。 DCM Buck相對于CCM Buck來說，可以減小電感匝數，減小開關管的電流應力，但需增大了電感線徑，工作峰值電流會加倍，有效值電流也會較大，輸出二極管的電流應力較大，這樣會導致溫升升高，EMC處理難度加大。3.3.1電路結構及工作原理L1vdcVTD1CoR0R1R2VwmVeaVrefV+PWMEA +3.3.2 電路關鍵節點波形VeaI電流D1電流V+VpeakVwm=PWM輸出的脈寬調制電壓TonTrTr圖3-7 Boost 電路主

6、要波形圖電流L1I1I2導通導通I1II2I1I2I1圖3-8 連續模式下Boost調整器VT和1D電流波形3.3.3主要參數計算方法3.4.1電路結構及工作原理123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:28-Jul-2011Sheet of File:E:編寫教材開關電源技術我編寫部分圖片圖3-9.DdbDrawn By:VsRL1D2C1S1L2D1S2C2+ + + +- -+ +Vo123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:28-Jul-2011Sheet of File:E

7、:編寫教材開關電源技術我編寫部分圖片圖3-9.DdbDrawn By:VsRL1L2C2+ + +- -+ +VoABBAS1S2123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:28-Jul-2011Sheet of File:E:編寫教材開關電源技術我編寫部分圖片圖3-9.DdbDrawn By:VsRLC+ + +- -+ +VoABBAS1S2C=C2123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:28-Jul-2011Sheet of File:E:編寫教材開關電源技術我編寫部分圖片圖3-9.DdbDrawn By:VsRLC+ +- -+ +VoBAS1+ +3.4.2 電路關鍵節點波形3.4.3主要參數計