斬波器電路的類型 - 工作和應(yīng)用

讓我們探索各種類型的斬波器電路及其工作和應(yīng)用。 斬波電路是將固定的直流電壓轉(zhuǎn)換為可變的直流電壓的電力電子設(shè)備。它是一種 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，通過打開和關(guān)閉高速開關(guān)來工作，該開關(guān)以快速連接和斷開負(fù)載與電源的連接，從而控制輸送到負(fù)載的功率。簡單來說，斬波器電路通過切換半導(dǎo)體器件（如晶體管、晶閘管或 MOSFET）將輸入直流電壓“斬波”成不同持續(xù)時間的脈沖。通過調(diào)整這些脈沖的寬度和頻率，電路控制平均輸出電壓。（它使用 Pulse Width M調(diào)制）。然后使用濾波器對斬波脈沖進(jìn)行平滑處理，該平滑輸出為負(fù)載提供所需的直流電壓。

斬波電路的工作原理

斬波電路的基本工作原理圍繞著開關(guān)晶體管或其他半導(dǎo)體器件來調(diào)制輸出電壓。以下是它的詳細(xì)工作原理：

1.導(dǎo)通狀態(tài)：當(dāng)斬波開關(guān)（通常是晶體管或 MOSFET）閉合（導(dǎo)通狀態(tài)）時，電源電壓直接施加到負(fù)載上。電流流過負(fù)載，輸出電壓等于輸入電壓。

2.OFF 狀態(tài)：當(dāng)開關(guān)打開（OFF 狀態(tài)）時，負(fù)載與電源斷開。在此期間，沒有電流流過負(fù)載，輸出電壓降至零。

3.脈寬調(diào)制 （PWM）：通過改變 ON 時間與 OFF 時間的比率，可以控制輸出電壓。這個比率稱為占空比。如果導(dǎo)通時間較長，則平均輸出電壓會增加。如果 OFF 時間較長，則平均輸出電壓會降低。

4.濾波：為了平滑脈沖輸出并獲得穩(wěn)定的直流電壓，斬波電路使用電感器和電容器等低通濾波器。這些濾波器去除了高頻分量，留下干凈、穩(wěn)壓的直流輸出。

斬波電路的類型

斬波電路有幾種類型，它們根據(jù)功率流向、開關(guān)元件的類型和工作模式進(jìn)行分類。主要類型如下：

1. 降壓斬波器（Buck Converter）：

·功能：降壓斬波器將輸入直流電壓降低到較低的輸出直流電壓。

·操作：當(dāng)開關(guān)打開時，負(fù)載直接連接到電源，為負(fù)載提供完整的輸入電壓。當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時，負(fù)載電壓降至零。負(fù)載兩端的平均電壓低于輸入電壓，由占空比決定。

·應(yīng)用：降壓斬波器常用于直流電機(jī)速度控制、低壓設(shè)備電源和電壓調(diào)節(jié)電路。

2. 升壓斬波器（升壓轉(zhuǎn)換器）：

·功能：升壓斬波器將輸入直流電壓提高到更高的輸出直流電壓。

·操作：在 ON 狀態(tài)下，能量存儲在電感器中。在 OFF 狀態(tài)下，電感器釋放存儲的能量，這會增加輸入電壓，從而產(chǎn)生更高的輸出電壓。

·應(yīng)用：升壓斬波器用于可再生能源系統(tǒng)。它們用于太陽能電池板、電動汽車和其他需要較低輸入電壓而產(chǎn)生更高輸出電壓的應(yīng)用。

3. 升壓/降壓斬波器（降壓-升壓轉(zhuǎn)換器）：

·功能：這種類型的斬波器可以根據(jù)占空比對輸入電壓進(jìn)行升壓或降壓。

·操作：它結(jié)合了升壓和降壓斬波器的功能。該電路可以產(chǎn)生高于或低于輸入電壓的輸出電壓。

·應(yīng)用：降壓-升壓斬波器廣泛用于電源、電池供電設(shè)備和電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這些設(shè)備的輸入電壓可以變化，但需要恒定的輸出電壓。

4. 雙向斬波器：

·功能：雙向斬波器允許電力雙向流動。這意味著它可以將電力從電源傳輸?shù)截?fù)載，并從負(fù)載傳輸回電源。

·操作：雙向斬波器具有允許電流正向和反向流動的開關(guān)。這在再生制動系統(tǒng)和其他能量回收系統(tǒng)中非常有用。

·應(yīng)用：雙向斬波器用于電動汽車、直流電機(jī)驅(qū)動器中的再生制動和其他能量回收系統(tǒng)。

EAK制動集成斬波水冷電阻器 增強(qiáng)的性能和更高的可靠性，旨在提高商用電動汽車的安全性和效率。解決了電動汽車性能的關(guān)鍵方面，包括電氣耐久制動和能源效率。

主要亮點(diǎn)

增強(qiáng)型再生制動：通過在制動過程中捕獲剩余能量并將其轉(zhuǎn)化為熱量來優(yōu)化再生制動。這些能量可用于加熱車輛的駕駛室或管理電池系統(tǒng)，從而提高效率和節(jié)能。

經(jīng)濟(jì)高效的合規(guī)性：與液冷電阻器集成，提供經(jīng)濟(jì)的解決方案，優(yōu)化了電池尺寸，減少了對緩沖容量的需求，同時還減輕了摩擦制動器的壓力，從而提高了耐用性并降低了維護(hù)成本。

安全性改進(jìn)：通過提供更高的響應(yīng)能力和不間斷的耐力制動能力來提高安全性。它可以以高達(dá) 150 kW 的輸出功率將多余的能量以熱量的形式耗散，使其適用于需要可靠制動性能的重型應(yīng)用。

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斬波電路的應(yīng)用：

斬波電路因其效率、靈活性和控制直流電源的能力而廣泛用于各個行業(yè)。一些常見的應(yīng)用包括：

1. 直流電機(jī)控制

斬波電路廣泛用于控制電動火車、傳送帶和工業(yè)機(jī)械等應(yīng)用中的直流電機(jī)的速度。通過改變占空比，可以精確調(diào)整電機(jī)的速度，從而實現(xiàn)高效運(yùn)行和節(jié)能。

2. 電動汽車 （EV）

在電動汽車中，斬波器電路用于管理電池電量、控制直流電機(jī)的速度以及實現(xiàn)再生制動。斬波器電路促進(jìn)的雙向電力流動有助于在制動和電池充電期間回收能量。

3. 電源和穩(wěn)壓器

斬波器用于直流電源，以調(diào)節(jié)輸送到電子設(shè)備的電壓。它們以最小的功率損耗提供高效的電壓轉(zhuǎn)換，使其成為現(xiàn)代電力電子的理想選擇。

4. 可再生能源系統(tǒng)

斬波電路在太陽能和風(fēng)力渦輪機(jī)等可再生能源系統(tǒng)中至關(guān)重要。升壓斬波器用于提高太陽能電池板的電壓，使其適用于為電池充電或饋入電網(wǎng)。

5. 電池充電器

斬波器用于電池充電電路中，以調(diào)節(jié)充電電壓和電流。這確保了電池的高效和安全充電，尤其是在便攜式電子產(chǎn)品和電動汽車中。

6. 再生制動

在電動火車和電動汽車等應(yīng)用中，斬波器電路可實現(xiàn)再生制動。在制動過程中，車輛的動能轉(zhuǎn)化為電能并反饋到動力源中，從而提高整體效率。

7. 牽引系統(tǒng)

斬波電路廣泛用于牽引系統(tǒng)，例如電力機(jī)車和地鐵列車。它們有助于控制牽引電機(jī)的速度和扭矩，確保平穩(wěn)高效的運(yùn)行。

審核編輯 黃宇