電流連續

降壓式變換電路（Buck電路）詳解

等效的電路模型及基本規律

（1）從電路可以看出，電感L和電容C組成低通濾波器，此濾 波器設計 的原則是使 us(t)的直流分量可以通過，而抑制 us(t) 的諧波分量通過；電容上輸出電壓 uo(t)就是 us(t) 的直流分量再附加微小紋波uripple(t) 。

（2）電路工作頻率很高，一個開關周期內電容充 放電引起的紋波uripple(t) 很小，相對于電容上輸出的直流電壓Uo有：

電容上電壓宏觀上可以看作恒定。 電路穩態工作時，輸出電容上電壓由微小的紋波和較大的直流分量組成，宏觀上可以看作是恒定直流，這就是開關電路穩態分析中的小紋波近似原理。

（3）一個周期內電容充電電荷高于放電電荷時，電容電壓升 高，導致后面周期內充電電荷減小、放電電荷增加，使電容電壓上升速度減慢，這種過程的延續直至達到充放電平衡，此時電壓維持不變；反之，如果一個周期內放 電電荷高于充電電荷，將導致后面周期內充電電荷增加、放電電荷減小，使電容電壓下降速度減慢，這種過程的延續直至達到充放電平衡，最終維持電壓不變。這種過程是電容上電壓調整的過渡過程，在電路穩態工作時，電路達到穩定平衡，電容上充放電也達到平衡，這是電路穩態工作時的一個普遍規律。

（4）開關S置于1位時，電感電流增加，電感儲能；而當開關S置于2位時，電感電流減小，電感釋能。假定電流增加量大于電流減小量，則一個開關周期內電感上磁鏈增量為：

此增量將產生一個平均感應電勢：

此電勢將減小電感電流的上升速度并同時降低電感電流的下降速度，最終將導致一個周期內電感電流平均增量為零；一個開關周期內電感上磁鏈增量小于零的狀況也一樣。這種在穩態狀況下一個周期內電感電流平均增量（磁鏈平均增量）為零的現象稱為：電感伏秒平衡。這也是電力電子電路穩態運行時的又一個普遍規律。

直流斬波是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為DC/DC變換。

斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調制方式，Ts（周期）不變，改變Ton（通用，Ton為開關每次接通的時間），二是頻率調制方式，Ton不變，改變Ts（易產生干擾）。

其具體的電路由以下幾類：

1、Buck電路：降壓斬波器，其輸出平均電壓Uo小于輸入電壓Ui，輸出電壓與輸入電壓極性相同。

2、Boost電路：升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo大于輸入電壓Ui，輸出電壓與輸入電壓極性相同

3、Buck-Boost電路：降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo大于或小于輸入電壓Ui，輸出電壓與輸入電壓極性相同，電感傳輸。

4、Cuk電路：降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo大于或小于輸入電壓Ui，輸出電壓與輸入電壓極性相反，電容傳輸。

用直流斬波器代替變阻器可節約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源)， 同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。

當今軟開關技術使得DC/DC發生了質的飛躍，美國VICOR公司設計制造的多種ECI軟開關DC/DC變換器，其最大輸出功率有300W、600W、800W等，相應的功率密度為(6、2、10、17)W/cm^3，效率為(80-90)%。日本NemicLambda公司最新推出的一種采用軟開關技術的高頻開關電源模塊RM系列，其開關頻率為(200-300)kHz，功率密度已達到27W/cm^3，采用同步整流器(MOS-FET代替肖特基二極管)，使整個電路效率提高到90%。