摘要 文中以常见的斩波电路为研讨目标，经过对电路的电流、电压和功率要素的剖析与核算，将各要素用占空比D表明，井从占空比的视点剖析以上要素的极值与规模，然后表现占空比对器材要素功用的最优操控及影响，为用户在挑选电路器材时供给了更多的挑选。
关键词 斩波电路;占空比;最优操控
电力电子技术是使用电力电子器材对电能进行改换和操控的新兴学科。现阶段的电力电子技术可理解为功率强壮的功放器材，其与传统的电子技术比较，改动了以往的开展形式，并有着许多的优势和功用：其不仅能经过功率较大的电流和接受高电压，且可在大功率的状况下，较好地处理器材发热、运转功率的问题。将电力电子经过开关器材的快速通、断操控把安稳的直流电压或电流斩切成一系列的脉冲电压或电流，在必定的滤波条件下，在负载上可取得平均值小于或大于电源的电压或电流。若改动开关器材通、断的动作频率，或时间份额，则可改动这一脉冲序列的脉冲宽度，以完成输出电压和电流平均值的调理。
本文首要介绍根本斩波电路的作业原理和稳态作业特性，侧重从占空比的视点表现电路特性。经过核算电路中各自的电压、电流和功率联系，终究用占空比来表现这些要素的巨细规模与极值，并从占空比的视点剖析比较各电子器材的电路功用。
1 降压斩波电路
降压斩波电路又称Buck斩波电路，该电路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。即经过该电路的改换可将直流电源电压转化为低于其值的输出直流电压，并完成电能的转化。
图1中T是开关器材，可依据使用需求选取不同的电力电子器材;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为供给续流通路;E为输入直流电压;U0为输出电压平均值。在此选用IGBT作为开关器材时，电路如图1所示。
依据电路中电感电流的接连状况，可将降压斩波电路分为接连导电和不接连导电两种作业形式，文中Ts为导通周期。
1.1 电感电流接连导电形式
接连导电形式对应电感电流恒>0的景象。设开关器材T的操控信号为UG。当UG为高电平时T导通，UG为低电平时T关断。
电路的作业原理是：设电路已处于安稳作业状况，在t=0时，使T导通，因二极管VD反向偏置，电感两头电压为uL=E-U0，且为正。此刻，电源E经过电感L向负载传递能量，电感中的电流iL从I1线性添加至I2，储能添加。在t=ton时间，使T关断，而iL不能骤变，故iL将经过二极管VD续流，L储能耗费在负载R上，iL线性衰减，储能削减。此uL=-U0时，因为VD的单向导电性，iL只能向一个方向活动，即总有iL≥0，然后在负载R上取得单极性的直流电压。挑选适宜的电感电容值，并操控T周期性地开关，可操控输出电压平均值巨细并使输出电压纹波在容许的规模内。明显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导通和关断时的作业波形如图2所示。
由图2可知，电源电流只在T导通期间存在，设电路已处于安稳作业状况，在t=0时，使T导通，因二极管VD反向偏置所以关断，电感两头电压为UL，uL=E-U0且为正。此刻，电源E经过电感L向负载传递能量，电感中的电流iL从I1线性添加至I2(此刻ie=iL)，储能添加。
依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规模0～E2Ts/8L，由此可为用户供给了更好的电压功率参数。
1.2 电感电流断续形式
在电感电流接连导电形式下的整个开关周期Ts中，电感电流iL均>0，且介于I1与I2之间改变。电感电流断续导电形式是指在开关器材T关断的toff期间内，电感电流iL已降为0，且坚持必定时间，而电路有3作业状况，即T导通，VD截止;T截止，VD导通。T、VD均截止，电感电流为0。电路的作业原理是：在t=0时，使T导通，状况与电流接连导电形式相同，电感中的电流iL线性添加至ILmax，储能添加。在t=ton时间，使T关断，iL经过二极管VD续流。但在T的下一个导通周期到来前，iL已衰减到0，此刻续流二极管VD也截止，当T和VD均截止时电感电流断续导电形式的电压电流波形如图3所示。
当T导通时，电感电压为
2 升压斩波电路
图5是升压斩波电路。又称Boost斩波电路，用于将直流电源电压改换为高于其值的直流输出电压，然后完成能量从低压侧电源向高压侧负载的传递。
2.1 电感电流接连导电形式
设开关器材T的操控信号为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相似。
电路作业原理是：设电路已处于安稳作业状况，在t=0时，使T导通，二极管VD接受反压而截止，电源电压E悉数参加电感L上，电感中的电流iL从I1线性添加至I2，且储能添加;一起由电容C为负载R供给能量。
在t=ton时间，使UG为低电平，T关断，因电感电流不能骤变，iL经过VD将存储的能量供给给电容和负载，即电感储能传递到电容、负载侧。电感中的电流iL从I2线性削减至I1，储能削减，其发生的感应电势阻挠电流削减，感应电势UL0，故U0>E。T导通和关断工况下各电量的作业波形如图6所示。
从输出功率表达式可看出，抱负状况下输出功率等于输入功率，且输出功率与占空比成正比，相同的状况下占空比越大输出功率则越大，输出功率规模0～E2Ts/2L。
2.2 电感电流断续导电形式
当电路处于断续作业状况时，在开关管T关断的toff期间内，输出电感电流iL已降为0，且坚持到下一个周期开端。电路相同有3种作业状况，即T导通、VD截止;T截止、VD导通;T、VD均截止。电路的作业原理是：在t=0时，使T导通，状况与电流接连导电形式相同，电感中的电流iL线性添加至ILmax，储能添加。在t=ton时间，使T关断，iL经过二极管VD一起给%&&&&&%C充电和为负载R供给能量。但在T下一个导通周期
到来前，iL已衰减到0，然后呈现电流的断续现象，此刻T、VD均截止。其电压电流波形如图7所示。
3 结束语
介绍了升降压斩波电路的原理，经过核算从占空比的视点剖析电路电压电流和功率规模，可发现占空比对电路功率等功用的的影响，然后表现占空比在电路中对各功用的最优操控，并挑选适宜的占空比对一个详细的电路从某种程度即对电路的优化操控，这就相当于扩大电路的输出作用使输出功用最佳。这仅是从一个视点研讨器材功用的优化，仍有很多器材优化问题尚待处理。可估计的是，跟着电力器材的研讨与开展，其的功用会不断提高，由此会发生更好的新器材，这为用户在挑选电力电子器材时供给了更多的挑选。
