直流升压斩波器及其工作原理简介

直流升压斩波电路（Boost chopping）如图4-7所示。电路有两种工作状态。状态一：在开关管VT导通时，电流经电感L、E流通，i_L上升，电感储能。负载R由电容C提供电流，二极管的作用是阻断电容经开关管VT放电的回路。在VT导通时，有

设i_L|_t=0=I₀₁（见图4-8g），开关管IGBT的导通时间为t_on，占空比为α，α=，可得

式中，I₀₂是VT关断时的电流。

图4-7 直流升压斩波电路

状态二：在VT关断时，二极管VD导通，电容C在电源E和电感反电动势的共同作用下充电，电感释放储能，电流i_L从I₀₂下降，i_L同时提供电容的充电电流和负载电流i_R。如果电容足够大，电容两端电压u_d波动不大，负载R的电流i_R是连续的。

由

设i_L|_t=ton=I₀₂，VD导通时间为（t-t_on），可得

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在t=T时，电路一个周期工作结束，设i_L下降到I′₀₁，则

在电路稳定后，I′₀₁=I₀₁，将式（4-15）代入式（4-13），可得

当占空比α越接近于1时，U_d越高，因为在VT关断期间，电容C在电源E和电感反电动势的共同作用下充电，，因此负载侧电压U_d可以大于E，电路起升压作用，并且U_d的大小与电感值和VT导通时间，以及电容和负载值都有关。如果是轻载状态，i_R很小，电容充电电流大于放电电流，负载侧电压可以不断升到很高，这称为“泵升电压”，过高的电压将损坏电路元器件，因此升压电路不允许空载运行，并要注意采取过电压保护措施。

图4-8是占空比较大，负载也较大，电流i_L连续时（见图4-8g）电路各点的电压、电流波形。如果占空比较小，负载较轻（R较大），电流i_L就出现断续现象（见图4-9g），但是负载电流i_R仍可以是连续的，因为u_d可以是连续的（见图4-9c）。

图4-8 直流PWM升压斩波电路波形（电流连续时）

图4-9 直流PWM升压斩波电路波形（电流断续时）