斩波器使用高速来连接和断开源负载。通过连续触发电源开关ON / OFF，将固定的DC电压间歇地施加到电源负载。电源开关保持ON或OFF的时间分别称为斩波器的ON和OFF状态时间。

斩波器主要应用于电动汽车，风能和太阳能的转换以及直流电动机调节器中。

斩波器的象征

斩波器的分类

根据电压输出，斩波器分类为-

• 升压斩波器(升压转换器)
• 降压斩波器(降压转换器)
• 升压/降压斩波器(降压-升压转换器)

升压斩波器

升压斩波器中的平均电压输出(V _o )大于电压输入(V _s )。下图显示了升压斩波器的配置。

电流和电压波形

斩波器打开时，V ₀ (平均电压输出)为正，斩波器关闭时为V ₀ ，如下图所示。

哪里

T _ON –斩波器打开的时间间隔

T _OFF –斩波器关闭的时间间隔

V _L –负载电压

V _s –源电压

T –斩波时间= T _ON ＆plus;_关闭

V _o由-

$$ V_ {0} = \ frac {1} {T} \ int_ {0} ^ {T_ {ON}} V_ {S} dt $$

当斩波器(CH)接通时，负载短路，因此，在周期T _ON上输出的电压为零。此外，在此期间，电感器已充电。这样得出V _S = V _L

$ L \ frac {di} {dt} = V_ {S}，$ $ \ frac {\ Delta i} {T_ {ON}} = \ frac {V_ {S}} {L} $

因此， $ \ Delta i = \ frac {V_ {S}} {L} T_ {ON} $

Δi=是电感器的峰峰值电流。当斩波器(CH)关闭时，通过电感器L发生放电。因此，V _s和V _L的总和如下：

$ V_ {0} = V_ {S} + V_ {L}，\ quad V_ {L} = V_ {0} -V_ {S} $

但是$ L \ frac {di} {dt} = V_ {0} -V_ {S} $

因此， $ L \ frac {\ Delta i} {T_ {OFF}} = V_ {0} -V_ {S} $

这给出$ \ Delta i = \ frac {V_ {0} -V_ {S}} {L} T_ {OFF} $

将Δi从ON状态等同于Δi从OFF状态给出-

$ \ frac {V_ {S}} {L} T_ {ON} = \ frac {V_ {0} -V_ {S}} {L} T_ {OFF} $， $ V_ {S} \ left(T_ {ON } + T_ {OFF} \ right)= V_ {0} T_ {OFF} $

$ V_ {0} = \ frac {TV_ {S}} {T_ {OFF}} = \ frac {V_ {S}} {\ frac {\ left(T + T_ {ON} \ right)} {T}} $

这样得出的平均电压为

$$ V_ {0} = \ frac {V_ {S}} {1-D} $$

上式表明，V _o可以从V _S变化到无穷大。事实证明，输出电压将始终大于输入电压，因此，它将升压或升高电压电平。

降压斩波器

这也称为降压转换器。在该斩波器中，平均电压输出V _O小于输入电压V _S。斩波器打开时，V _O = V _S ；斩波器关闭时，V _O = 0

斩波器打开时-

$ V_ {S} = \ left(V_ {L} + V_ {0} \ right)，\ quad V_ {L} = V_ {S} -V_ {0}，\ quad L \ frac {di} {dt} = V_ {S} -V_ {0}，\ quad L \ frac {\ Delta i} {T_ {ON}} = V_ {s} + V_ {0} $

因此，峰峰值电流负载由下式给出：

$ \ Delta i = \ frac {V_ {s} -V_ {0}} {L} T_ {ON} $

电路原理图

其中FD是续流二极管。

当斩波器关闭时，电感器发生极性反转和放电。电流通过续流二极管和电感器到达负载。这样，

$$ L \ frac {di} {dt} = V_ {0} ……………………………. …… \左(i \右)$$

重写为− $ \ quad L \ frac {\ Delta i} {T_ {OFF}} = V_ {0} $

$$ \ Delta i = V_ {0} \ frac {T_ {OFF}} {L} …………………………… …… \左(ii \右)$$

等式(i)和(ii)给出；

$ \ frac {V_ {S} -V_ {0}} {L} T_ {ON} = \ frac {V_ {0}} {L} T_ {OFF} $

$ \ frac {V_ {S} -V_ {0}} {V_ {0}} = \ frac {T_ {OFF}} {T_ {ON}} $

$ \ frac {V_ {S}} {V_ {0}} = \ frac {T_ {ON} -T_ {OFF}} {T_ {ON}} $

上式给出：

$$ V_ {0} = \ frac {T_ {ON}} {T} V_ {S} = DV_ {S} $$

等式(i)给出-

$ \ Delta i = \ frac {V_ {S} -DV_ {S}} {L} DT $，来自$ D = \ frac {T_ {ON}} {T} $

$ = \ frac {V_ {S}-\ left(1-D \ right)D} {Lf} $

$ f = \ frac {1} {T} = $斩波频率

电流和电压波形

电流和电压波形如下-

对于降压斩波器，电压输出始终小于电压输入。如下波形所示。

升压/降压斩波器

这也称为降压-升压转换器。可以增加或减少电压输入电平。下图显示了升降压斩波器。

当斩波器接通时，电感器L被电源电压V _s充电。因此，V _s ＝ V _L。

$$ L \ frac {di} {dt} = V_ {S} $$ $$ \ Delta i = \ frac {V_ {S}} {L} T_ {ON} = \ frac {V_ {S}} {L } T \ frac {T_ {ON}} {T} = \ frac {DV_ {S}} {Lf} $$

因为-

$ D = \ frac {T_ {ON}} {T} $和$ f = \ frac {1} {T} ………………….. ………………….. \ left(iii \ right)$

当斩波器关闭时，电感器的极性反转，这导致其通过二极管和负载放电。

因此，

$$ V_ {0} =-V_ {L} $$ $$ L \ frac {di} {dt} =-V_ {0} $$

$ L \ frac {\ Delta i} {T_ {OFF}} =-V_ {0} $，因此$ \ Delta i =-\ frac {V_ {0}} {L} T_ {OFF} ….. ……………………………… \左(iv \右)$

计算公式(iii)和(iv)得出-

$ \ frac {DV_ {S}} {Lf} =-\ frac {V_ {0}} {L} T_ {OFF} $， $ DV_ {S} =-DV_ {S} =-V_ {0} T_ { OFF} f $

$ DV_ {S} =-V_ {0} \ frac {T-T_ {ON}} {T} =-V_ {0} \ left(1- \ frac {T_ {ON}} {T} \ right)$ ， $ V_ {0} =-\ frac {DV_ {S}} {1-D} $

因为$ D = \ frac {T_ {ON}} {T} = \ frac {T-T_ {OFF}} {1-D} $

这样，

$ V_ {0} = \ frac {DV_ {S}} {1-D} $

D可以在0到1之间变化。 V _O = 0

当D = 0.5时，V _O = V _S

当D = 1时，V _O =∞。

因此，在0≤D≤0.5的间隔内，输出电压在0≤V _O S的范围内变化，我们得到降压或降压工作。然而，在间隔0.5≤d≤1，输出电压范围为Vs_{的≤Vø≤∞}变化，并且我们得到升压或增压操作。