dc-dc电压变换器

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1、什么 DC-DC 转换器？直流电压变换器有什么用？LYLD.COM2010-07-31什么 DC-DC 转换器？将直流低压变成各种不同的直流高压的电路，直流电压变换器。其基本原理为，将由市电变压、整流、滤波或电池得到的直流电源，经稳压后加于自激振荡器，利用振荡晶体管作为断续开关，控制直流电源的接通和断开，由此产生的高频电压经过变频变压、整流、滤波，获得所需的直流高压。在此同时，输出电压 Uo 的另一路经取样、基准、放大电路、回控振荡器，使输出电压稳定。DC-DC 转换器原理通常 50Hz、220V 的市电通过电子设备内部的变压、整流、滤波和稳压等环节，就能变成机器本身所需要的各档直流电压。但在

2、一些医学仪器中，如某些型号的心电图机、X 线影像增强器、CT 等，既需要低压直流电源，又需要高压直流电源供电，若在变压环节中直接由电源变压器的次级输出高电压，再进行整流、滤波、稳压等环节，理论上也可以实现，但是实际线路有许多缺点，如变压器体积、重量过大，对绝缘材料的质量要求高，同时要求整流、滤波和稳压等环节的电路元件耐压也要高等。因此，在负载不是很重的情况下，高压电源都可采用直流电压变换器。 直流电压变换器有什么用？它能够避免公共地线，如在临床和基础医学研究中，仪器和生物体有公共地线时，极易受到 50Hz 市电的干扰，使仪器不能正常工作；还能避免仪器漏电对病人的危害，采用浮地接法，使前级放大器

3、的零电位点与主放大器的零电位点相隔离；还用于没有或不宜使用交流市电的场合。 此外，直流电压变换器还有以下优点：由于高频方波电压发生器产生频率一般为几十千赫，远远高于市电 50Hz 频率，输出变压器的体积、滤波电容器的容量和体积、滤波线圈的电感量和体积都可大大减小；当电源过载时，方波发生器会自动停振，具有电源的自动保护作用。其缺点是内阻较大，输出的高压稳定性较差。直流电压变换器是一种将模拟量转变为数字量的半导体元件。按功能可分为:升压变换器、降压变换器和升降压变换器。在燃料电池汽车中主要采用升压变换器。变换器首先通过电力电子器件将直流电源转变成交流电(AC),一般称作逆变, 然后通过变压器(升压

4、比为 1n)升压,最后通过整流、滤波电路产生变压后的直流电,以供负载使用.直流转换器与一般的变换器相比，具有抗干扰能力强、可靠性高、输出功率大、品种齐全等特点，用途广泛，输入输出完全隔离，输出多路不限，极性任选。 宽范围输入变换器是专为满足输入电压变化范围较大场合需要而开发的一种直流稳压电源,其输入直流电压可以在 DC100V-375V 宽范围内变动而保证输出电压的稳定性.此外,这种电源体积小,重量轻、保护功能完善, 具有良好的电磁兼容性。本身具有过流、过热、短路保护。多档输出的变换器,它不仅提供电源而且有振铃和报警功能。该变换器分为军用、工业及商业三个品级，在诸如通信机房、舰船等蓄电池供电的

5、场合极为适用。开 关 电 源 的 工 作 原 理开关电源是有电路来控制开关管而进行高速的道通和截止。是将直流电转化成高频交流电来给变换器进行变压，使其产生所需要的一组或多组电压！转化为高频交流电的道理是高频交流在变压器电路中的效率要比市电 50Hz 或 60Hz 高。因此开关电源变压器可以做到体积很小，在开关电源工作的时候不会很热，产品价格比工频直流稳压电源低如果不将 50Hz 或 60Hz 变为高频电，那么开关电源就没有任何意义。开关电源大体可以分为隔离和不隔离这两种，是隔离型的一定有开关电源变换器，而不隔离的未必一定有开关电源变换器。开关电源与传统直流电源相比具有体积小、重量轻、和效率高等

6、优点。 电源逆变器/ 转换器工作原理详解本文来自: DZ3W.COM 原文网址：http:/ 1 所示，其输入通常为由线电压整流而得到非调节直流电压，然后再利用切换式直流至直流转换器将此变动的直流电压转换成一调节的直流电压。图 1 直流至直流切换式转换器典型直流至直流转换器系统的构造1降压式(step-downbuck)转换器。2升压式(step-upboost)转换器。3升降压式(step-down/step-upbuck-boost)转换器。4全桥式转换器。上述四种转换器中，只有降压式及升压式是最基本的转换器电路结构，升降压式转换器是此二基本转换器的结合，而全桥式转换器则是由降压式转换器衍

7、生而来。直流至直流转换器的控制直流至直流转换器的作用即是在输入电压与输出负载变动的情况下能够调节输出电压为所设定的位准。电压位准转换之原理可以图 2(a)所示之简单电路来说明，由开关导通与截止可得图 2(b)之波形，其中输出电压 Vo 平均值大小 Vo 与开关之导通及截止时间(ton 及 toff)有关。平均输出电压大小调整之最典型的方式是采用脉波宽度调变法(Pulse-WidthModulation ，PWM)，其切换周期 Ts(=ton+toff)为固定，由调整导通时间之大小来改变平均输出电压之大小 Vo。A B图 2脉波宽度调变切换控制的方块图如图 3(a)所示，开关之切换控制信号由控制

8、讯号 Vcontrol 与周期为Ts 之锯齿波 Vst 比较而得，控制信号则由 Vo 之实际值与设定值之误差放大而得。Vcontrol 与 Vst比较所得之切换控制信号的波形如图 3(b)所示。当控制讯号 Vst 较大时，则为高准位信号，即使开关导通，反之为低准位信号即使开关截止，故开关之切换周期亦为 Ts，由以上的原理可知，开关切换之责任周期(DutyRatio)为 D=ton/Ts=Vcontrol/Vst，其中 Vst 为锯齿波的振幅。 图 3直流-直流(DC/DC)变换器DC/DC 变 换 释 义DC/DC 变 换 是 将 固 定 的 直 流 电 压 变 换 成 可 变 的 直 流 电

9、 压 ， 也 称 为 直 流 斩 波 。斩 波 器 的 工 作 方 式 有 两 种 ， 一 是 脉 宽 调 制 方 式 Ts 不 变 ， 改 变 ton(通 用 )，二 是 频 率 调 制 （ 1） Buck 电 路 降 压 斩 波 器 ， 其 输 出 平 均 电 压 U0 小 于 输 入 电 压 Ui， 极 性 相 同 。 （ 2） Boost 电 路 升 压 斩 波 器 ， 其 输 出 平 均 电 压 U0 大 于 输 入 电 压 Ui， 极 性 相 同 。 （ 3） Buck Boost 电 路 降 压 或 升 压 斩 波 器 ， 其 输 出 平 均 电 压 U0 大 于 或 小 于 输

10、 入 电 压 Ui， 极 性 相 反 ， 电 感 传 输 。 （ 4） Cuk 电 路 降 压 或 升 压 斩 波 器 ， 其 输 出 平 均 电 压 U0 大 于 或 小 于 输 入 电 压 Ui， 极 性 相 反 ， 电 容 传 输 。 还 有 Sepic、 Zeta 电 路 。 上 述 为 非 隔 离 型 电 路 ， 隔 离 型 电 路 有 正 激 电 路 、 反 激 电 路 、 半 桥 电 路 、全 桥 电 路 、 推 挽 电 路 。DC/DC 变 换 发 展当 今 软 开 关 技 术 使 得 DC/DC 发 生 了 质 的 飞 跃 ， 美 国 VICOR 公 司 设 计 制 造 的

11、多 种 ECI 软 开 关DC/DC 变 换 器 ， 其 最 大 输 出 功 率 有 300W、 600W、 800W 等 ， 相 应 的 功 率 密 度 为 (6.2、 10、 17)W/cm3， 效 率 为 （ 80 90） 。 日 本 NemicLambda 公 司 最 新 推 出 的 一 种 采 用 软 开 关 技 术 的 高 频 开关 电 源 模 块 RM 系 列 ， 其 开 关 频 率 为 （ 200 300)kHz， 功 率 密 度 已 达 到 27W/cm3， 采 用 同 步 整 流器 （ MOS?FET 代 替 肖 特 基 二 极 管 ） ， 使 整 个 电 路 效 率 提

12、高 到 90 。AC/DC 变 换AC/DC 变 换 是 将 交 流 变 换 为 直 流 ， 其 功 率 流 向 可 以 是 双 向 的 ， 功 率 流 由 电 源 流 向 负 载 的 称 为“整 流 ”， 功 率 流 由 负 载 返 回 电 源 的 称 为 “有 源 逆 变 ”。 AC/DC 变 换 器 输 入 为 50/60Hz 的 交 流电 ， 因 必 须 经 整 流 、 滤 波 ， 因 此 体 积 相 对 较 大 的 滤 波 电 容 器 是 必 不 可 少 的 ， 同 时 因 遇 到 安 全 标 准（ 如 UL、 CCEE 等 ） 及 EMC 指 令 的 限 制 （ 如 IEC、 、

13、FCC、 CSA） ， 交 流 输 入 侧 必 须 加 EMC 滤 波及 使 用 符 合 安 全 标 准 的 元 件 ， 这 样 就 限 制 AC/DC 电 源 体 积 的 小 型 化 ， 另 外 ， 由 于 内 部 的 高 频 、高 压 、 大 电 流 开 关 动 作 ， 使 得 解 决 EMC 电 磁 兼 容 问 题 难 度 加 大 ， 也 就 对 内 部 高 密 度 安 装 电 路 设 计提 出 了 很 高 的 要 求 ， 由 于 同 样 的 原 因 ， 高 电 压 、 大 电 流 开 关 使 得 电 源 工 作 损 耗 增 大 ， 限 制 了AC/DC 变 换 器 模 块 化 的 进

14、程 ， 因 此 必 须 采 用 电 源 系 统 优 化 设 计 方 法 才 能 使 其 工 作 效 率 达 到 一 定 的满 意 程 度 。直 流 -直 流 变 换 器 功 能 模 块 介 绍直 流 -直 流 变 换 器 （ DC-DC converter） 内 部 一 般 具 有 PWM（ 脉 宽 调 制 ） 模 块 ， E/A（ 差 错 放 大 器模 块 ） ， 比 较 器 模 块 等 几 大 功 能 模 块 。 如 下 图 UC3842 所 示 ：直 流 -直 流 变 换 器 工 作 原 理其 工 作 原 理 为 ： 输 出 经 过 FB（ 反 馈 电 路 ） 接 到 FB pin， 反

15、 馈 电 压 VFB 与 设 定 好 的 比 较 电 压Vcomp 比 较 后 ， 产 生 差 错 电 压 信 号 ， 差 错 电 压 信 号 输 入 到 PWM 模 块 ， PWM 根 据 差 错 电 压 的 大 小调 节 占 空 比 ， 从 而 达 到 控 制 输 出 电 压 的 目 的 ， 振 荡 器 的 作 用 是 产 生 PWM 工 作 频 率 的 三 角 波 ， 三角 波 经 过 斩 波 电 压 斩 波 后 ， 产 生 方 波 ， 其 方 波 就 是 控 制 MOSFET 的 导 通 时 间 从 而 控 制 输 出 电 压 的 。直 流 变 换 器 调 制 方 法开 关 管 导 通

16、 时 ， 输 出 电 压 等 于 输 入 电 压 Ud； 开 关 管 断 开 时 ， 输 出 电 压 等于 0。 输 出 电 压 波 形 如 上 图 所 示 ， 输 出 电 压 的 平 均 值 Uo 为 (4-1)式 中 Ts开 关 周 期 D开 关 占 空 比 ， 改 变 负 载 端 输 出 电 压 有 3 种 调 制 方 法 ： 1 开 关 周 期 Ts 保 持 不 变 ， 改 变 开 关 管 导 通 时 间 ton。 也 称 为 脉 宽调 制 (PWM)。 2 开 关 管 导 通 时 间 ton 保 持 不 变 ， 改 变 开 关 周 期 Ts。 3. 改 变 开 关 管 导 通 时 间 ton， 同 时 也