斩波威廉希尔官方网站 占空比是什么_基于斩波威廉希尔官方网站 的占空比最优控制详解

　　斩波威廉希尔官方网站

　　斩波威廉希尔官方网站 （又叫直流斩波威廉希尔官方网站 ）是指在电力运用中，出于某种需要，将正弦波的一部分“斩掉”。

　　（例如在电压为50V的时候，用电子元件使后面的50~0V部分截止，输出电压为0.）后来借用到DC-DC开关电源中，主要是在开关电源调压过程中，原来一条直线的电源，被线路“斩”成了一块一块的脉冲。将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。也称为直流--直流变换器（DC/DC Converter）。

　　占空比

　　是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。占空比（Duty Ratio）在电信领域中有如下含义：例如：脉冲宽度1μs，信号周期4μs的脉冲序列占空比为0.25。

　　占空比是指威廉希尔官方网站 被接通的时间占整个威廉希尔官方网站 工作周期的百分比。比如说，一个威廉希尔官方网站 在它一个工作周期中有一半时间被接通了，那么它的占空比就是50%。如果加在该工作元件上的信号电压为5V，则实际的工作电压平均值或电压有效值就是2.5V。假设该元件为一个电子阀门，当威廉希尔官方网站 全时接通时，阀门全开；当占空比为50%时，阀门状态为半开。同理，当占空比设置为20%时，阀门的开度显然应该为20%。这样，这个阀门就可以在0%（全闭）到100%（全开）的范围内任意调节。

　　斩波威廉希尔官方网站 的控制方式

　　固定频率调脉宽，固定脉宽调频率，调频调宽

　　

　　基于斩波威廉希尔官方网站 的占空比最优控制详解

　　从占空比的角度体现威廉希尔官方网站 特性。通过计算威廉希尔官方网站 中各自的电压、电流和功率关系，最终用占空比来体现这些要素的大小范围与极值，并从占空比的角度分析比较各电子器件的威廉希尔官方网站 性能。

　　1、降压斩波威廉希尔官方网站

　　降压斩波威廉希尔官方网站 又称Buck斩波威廉希尔官方网站 ，该威廉希尔官方网站 的特点是输出电压比输入电压低，而输出电流则高于输入电流。即通过该威廉希尔官方网站 的变换可将直流电源电压转换为低于其值的输出直流电压，并实现电能的转换。

　　图1中T是开关器件，可根据应用需要选取不同的电力电子器件;L、C为滤波电感和电容，组成低通滤波器;R为负载;VD为iL续流二极管。当T断开时，VD为提供续流通路;E为输入直流电压;U0为输出电压平均值。在此选用IGBT作为开关器件时，威廉希尔官方网站 如图1所示。

　　

　　图1  降压斩波威廉希尔官方网站 结构图

　　根据威廉希尔官方网站 中电感电流的连续情况，可将降压斩波威廉希尔官方网站 分为连续导电和不连续导电两种工作模式，文中Ts为导通周期。

　　1.1、电感电流连续导电模式

　　连续导电模式对应电感电流恒》0的情形。设开关器件T的控制信号为UG。当UG为高电平时T导通，UG为低电平时T关断。

　　威廉希尔官方网站 的工作原理是：设威廉希尔官方网站 已处于稳定工作状态，在t=0时，使T导通，因二极管VD反向偏置，电感两端电压为uL=E-U0，且为正。此时，电源E通过电感L向负载传递能量，电感中的电流iL从I1线性增长至I2，储能增加。在t=ton时刻，使T关断，而iL不能突变，故iL将通过二极管VD续流，L储能消耗在负载R上，iL线性衰减，储能减少。此uL=-U0时，由于VD的单向导电性，iL只能向一个方向流动，即总有iL≥0，从而在负载R上获得单极性的直流电压。选择合适的电感电容值，并控制T周期性地开关，可控制输出电压平均值大小并使输出电压纹波在容许的范围内。显然T导通时间愈长，传递到负载的能量则愈多，输出电压也就愈高。T导通和关断时的工作波形如图2所示。

　　

　　图2 降压斩波威廉希尔官方网站 工作波形图

　　由图2可知，电源电流只在T导通期间存在，设威廉希尔官方网站 已处于稳定工作状态，在t=0时，使T导通，因二极管VD反向偏置所以关断，电感两端电压为UL，uL=E-U0且为正。此时，电源E通过电感L向负载传递能量，电感中的电流iL从I1线性增长至I2（此时ie=iL），储能增加。

　　

　　根据输出功率的函数曲线可知，当D=0.5时P最大，这样就能算出负载端降压后的功率范围0～E2Ts/8L，由此可为用户提供了更好的电压功率参数。

　　1.2、电感电流断续模式

　　在电感电流连续导电模式下的整个开关周期Ts中，电感电流iL均》0，且介于I1与I2之间变化。电感电流断续导电模式是指在开关器件T关断的toff期间内，电感电流iL已降为0，且保持一定时间，而威廉希尔官方网站 有3工作状态，即T导通，VD截止;T截止，VD导通。T、VD均截止，电感电流为0。威廉希尔官方网站 的工作原理是：在t=0时，使T导通，情况与电流连续导电模式相同，电感中的电流iL线性增长至ILmax，储能增加。在t=ton时刻，使T关断，iL通过二极管VD续流。但在T的下一个导通周期到来前，iL已衰减到0，此时续流二极管VD也截止，当T和VD均截止时电感电流断续导电模式的电压电流波形如图3所示。

　　

　　图3 电压电流波形

　　当T导通时，电感电压为

　　

　　

　　图4 断续时输出功率与占空间比曲线图

　　2、升压斩波威廉希尔官方网站

　　图5是升压斩波威廉希尔官方网站 。又称Boost斩波威廉希尔官方网站 ，用于将直流电源电压变换为高于其值的直流输出电压，从而实现能量从低压侧电源向高压侧负载的传递。

　　

　　图5 升压型斩波威廉希尔官方网站 的括扑结构图

　　2.1、电感电流连续导电模式

　　设开关器件T的控制信号为UG。当UG为高电平时T导通，UG为低电平时T关断。T导通与关断与降压图类似。

　　威廉希尔官方网站 工作原理是：设威廉希尔官方网站 已处于稳定工作状态，在t=0时，使T导通，二极管VD承受反压而截止，电源电压E全部加入电感L上，电感中的电流iL从I1线性增长至I2，且储能增加;同时由电容C为负载R提供能量。

　　

　　图6 升压斩波威廉希尔官方网站 的工作波形图

　　在t=ton时刻，使UG为低电平，T关断，因电感电流不能突变，iL通过VD将存储的能量提供给电容和负载，即电感储能传递到电容、负载侧。电感中的电流iL从I2线性减少至I1，储能减少，其产生的感应电势阻止电流减少，感应电势UL0，故U0》E。T导通和关断工况下各电量的工作波形如图6所示。

　　

　　从输出功率表达式可看出，理想情况下输出功率等于输入功率，且输出功率与占空比成正比，同样的情况下占空比越大输出功率则越大，输出功率范围0～E2Ts/2L。

　　2.2、电感电流断续导电模式

　　当威廉希尔官方网站 处于断续工作状态时，在开关管T关断的toff期间内，输出电感电流iL已降为0，且保持到下一个周期开始。威廉希尔官方网站 同样有3种工作状态，即T导通、VD截止;T截止、VD导通;T、VD均截止。威廉希尔官方网站 的工作原理是：在t=0时，使T导通，情况与电流连续导电模式相同，电感中的电流iL线性增长至ILmax，储能增加。在t=ton时刻，使T关断，iL通过二极管VD同时给电容C充电和为负载R提供能量。但在T下一个导通周期

　　到来前，iL已衰减到0，从而出现电流的断续现象，此时T、VD均截止。其电压电流波形如图7所示。

　　

　　图7 断续状态电压电流波形图

　　

　　3、结束语

　　介绍了升降压斩波威廉希尔官方网站 的原理，通过计算从占空比的角度分析威廉希尔官方网站 电压电流和功率范围，可发现占空比对威廉希尔官方网站 功率等性能的的影响，从而体现占空比在威廉希尔官方网站 中对各性能的最优控制，并选择合适的占空比对一个具体的威廉希尔官方网站 从某种程度即对威廉希尔官方网站 的优化控制，这就相当于放大威廉希尔官方网站 的输出效果使输出功能最佳。这仅是从一个角度研究器件性能的优化，仍有众多器件优化问题尚待解决。可预计的是，随着电力器件的研究与发展，其的性能会不断提高，由此会产生更好的新器件，这为用户在选择电力电子器件时提供了更多的选择。