斬波

斬波

將直流電變為另一固定電壓或可調電壓的直流電。也稱為直流--直流變換器(DC/DC Converter)。一般指直接將直流電變為另一直流電,不包括直流—交流—直流。

種類

斬波電路原來是指在電力運用中,出於某種需要,將正弦波的一部分"斬掉".(例如在電壓為50V的時候,用電子元件使後面的50~0V部分截止,輸出電壓為0).後來借用到DC-DC開關電源中,主要是在開關電源調壓過程中,原來一條直線的電源,被線路"斬"成了一塊一塊的脈衝。

6種基本斬波電路:降壓斬波電路、升壓斬波電路、 升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路和Zeta斬波電路。

複合斬波電路——不同結構基本斬波電路組合。

多相多重斬波電路——相同結構基本斬波電路組合。

工作方式

斬波器的工作方式有兩種:

一是脈寬調製方式,Ts(周期)不變,改變Ton(通用,Ton為開關每次接通的時間)。

二是頻率調製方式,Ton不變,改變Ts(易產生干擾)。

具體電路分類

1、Buck電路:降壓斬波器,其輸出平均電壓Uo小於輸入電壓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大於輸入電壓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大於或小於輸入電壓Ui,輸出電壓與輸入電壓極性相反,電感傳輸。

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

作用

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。

斬波器在工業自動化設備里有廣泛使用,靈敏電子管電壓表或生物電子儀器里也有使用。

斬波器的另一種又叫振動子變流器、工作原理和電鈴類似,是體積、功率比較大,用八腳電子管插座。經常用於直流/交流變換。

過去因為均是電子管設備,由於甲、乙電的供應在移動設備中非常困難的,所以以前的汽車收音機和部分車載電台就用振動子將車上的蓄電池提供的電流變為交變電流,經過變壓器升壓和振動子同步變流為高壓直流供收音機或電台使用(功率比較大的電台也有用汽車蓄電池推動電動發電機的)。

由於半導體變流器的成熟,振動子變流器早已數十年沒見使用了。早期的攝影用萬次閃光燈也用振動子變流器。

現狀

當今軟開關技術使得DC/DC發生了質的飛躍,美國VICOR公司設計製造的多種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採用軟開關技術的高頻開關電源模組RM系列,其開關頻率為(200-300)kHz,功率密度已達到27W/cm^3,採用同步整流器(MOS-FET代替肖特基二極體),使電路整體效率提高到90%。

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