串联开关电路的原理图和等效电路图

陈RQING 2019-10-07 20449

电子说

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描述

　　串联开关电路也叫降压开关电路或Buck电路。串联开关电路的原理图和等效电路图如图1-l（a）、（b）所示。

　　开关电路

　　由图1-l（a）可以看出，串联开关电路由功率开关管V1（IGBT）、续流二极管V2、电感L和电容C组成，Vl受占空比为0的脉冲的控制，交替导通或关断，再经L和C组成的滤波器，在负载R上得到直流输出电压Uo，从而完成将脉动的直流输入电压Vcc变换成平滑直流输出电压Uo的功能。

　　采用图1-l（b）所示的等效电路图来分析串联开关电路的稳态工作过程。功率开关管VI用一开关S来代替。当开关S处于位置l（闭合）时，表示Vl处于导通状态；当开关S处于位置2（断开）时，表示Vl处于关断状态。开关管VI处于导通和关断状态时的等效电路如图1-2所示。

　　图1-2（a）为Vl处于导通状态时的等效电路。输入电流ii＝iL（iL为电感电流），iL流过电感L时，在电感器达到饱和之前，电流iL线性增加，负载R流过电流I，R上的电压即输出电压Uo，其极性为上正下负。当ii〉I时，电容C处于充电状态，而二极管V2处于反偏置状态。

　　图1-2（b）为Vl处于关断状态时的等效电路。由于开关管关断，ii=0，而电感中的电流iL不会发生突变，电感I中的磁场将改变L两端的电压UL的极性，以维持电流iL不变。负载R上的电压U。仍保持上正下负。在iL〈I时，电容C处于放电状态，以维持电流Io不变，即保持输出电压Uo（I。R）不变。此时，续流二极管V2处于正偏置状态，为电感电流吐和输出电流I。提供通路。

　　开关电路

　　从上述分析中可以看出，当Vl处于导通状态时，ii〉0；当Vl处于关断状态时，ii=0。所以，输入电流ii随Vl周期性的导通和关断而成为脉动电流，而输出电流Io在电感L、续流二极管V2、滤波电容C的作用下却保持连续平滑。若负载为电阻性的，输出电压也呈现连续平滑的特性。

　　以上分析，假设所有元器件都为理想元器件，但实际上，损耗总是存在的，故开关管的电压降不可忽略。这样，U〈Vcc，即为降压情况。

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