斬波電路（又叫直流斬波電路）是指在電力運用中，出于某種需要，將正弦波的一部分“斬掉”。（例如在電壓為50V的時候，用電子元件使后面的50~0V部分截止，輸出電壓為0.）后來借用到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”成了一塊一塊的脈沖。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/DCConverter）。

直流斬波電路是一種將電壓恒定的直流電變換為電壓可調的直流電的電力電子變流裝置，亦稱直流斬波器或DC/DC變換器。用斬波器實現直流變換的基本思想是通過對電力電子開關器件的快速通、斷控制把恒定的直流電壓或電流斬切成一系列的脈沖電壓或電流，在一定濾波的條件下，在負載上可以獲得平均值可小于或大于電源的電壓或電流。如果改變開關器件通、斷的動作頻率，或改變開關器件通、斷的時間比例，就可以改變這一脈沖序列的脈沖寬度，以實現輸出電壓、電流平均值的調節

目前，斬波器廣泛用于電力牽引。例如地鐵、電力機車、無軌電車和電 瓶搬運車等直流電動機的無級調速上。與傳統的在電路中串電阻調壓的方法 相比，不僅有較好的起動、制動特性，而且省去體積大的直流接觸器和耗電 大的變阻器，電能損耗也大大減少。

當晶閘管VTH導通時，加到負載上的電壓UL= E，VTH關斷時則為零。如果令周期為Te，則負載上的平均電壓為

式中 te——晶閘管VTH導通持續時間。從上式可知，欲改變負載上的直流平均電壓UL，有兩種方法：①周期 Te為常數，改變te，叫脈寬調制法，即定頻調寬式;②te為常數，改變周 期Te的大小，叫頻率控制法，即定寬調頻式。

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六種斬波電路原理分析

1、降壓斬波電路

圖1：降壓斬波電路（Buck Chopper）原理圖及波形圖

如上圖1：降壓斬波電路原理圖及波形圖所示，圖中V為全控型器件，選用IGBT;D為續流二極管。由圖1中V的柵極電壓波形UGE可知，當V處于通態時，電源Ui向負載供電，UD=Ui。當V處于斷態時，負載電流經二極管D續流，電壓UD近似為零，至一個周期T結束，再驅動V導通，重復上一周期的過程。負載電壓的平均值為：

式中ton為V處于通態的時間，toff為V處于斷態的時間，T為開關周期，α為導通占空比，簡稱占空比或導通比（α=ton/T）。由此可知，輸出到負載的電壓平均值UO最大為Ui，若減小占空比α，則UO隨之減小，由于輸出電壓低于輸入電壓，故稱該電路為降壓斬波電路。

2、升壓斬波電路

圖2：升壓斬波電路（Boost Chopper）原理圖及波形圖

如上圖2：升壓斬波電路原理圖及波形圖所示，電路也使用一個全控型器件V。由圖2中V的柵極電壓波形UGE可知，當V處于通態時，電源Ui向電感L1充電，充電電流基本恒定為I1，同時電容C1上的電壓向負載供電，因C1值很大，基本保持輸出電壓UO為恒值。設V處于通態的時間為ton，此階段電感L1上積蓄的能量為Ui*I1*ton。當V處于斷態時Ui和L1共同向電容C1充電，并向負載提供能量。設V處于斷態的時間為toff，則在此期間電感L1釋放的能量為（UO-Ui）*I1*toff。當電路工作于穩態時，一個周期T內電感L1積蓄的能量與釋放的能量相等，即：

上式中的T/toff≥1，輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。

3、升降壓斬波電路

圖3：升降壓斬波電路（Boost-Buck Chopper）原理圖及波形圖

如上圖3：升降壓斬波電路原理圖及波形圖所示，電路的基本工作原理是：當可控開關V處于通態時，電源Ui經V向電感L1供電使其貯存能量，同時C1維持輸出電壓UO基本恒定并向負載供電。此后，V關斷，電感L1中貯存的能量向負載釋放。可見，負載電壓為上負下正，與電源電壓極性相反。輸出電壓為：

若改變導通比α，則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當0《α《1/2時為降壓，當1/2《α《1時為升壓

4、Cuk斬波電路

圖4：Cuk斬波電路原理圖

如上圖4：Cuk斬波電路原理圖所示，電路的基本工作原理是：當可控開關V處于通態時，Ui—L1—V回路和負載R—L2—C2—V回路分別流過電流。當V處于斷態時，Ui—L1—C2—D回路和負載R—L2—D回路分別流過電流，輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。輸出電壓為：

若改變導通比α，則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當0《α《1/2時為降壓，當1/2《α《1時為升壓。

5、Sepic斬波電路

圖5：Sepic斬波電路原理圖

如上圖5：Sepic斬波電路：原理圖所示，電路的基本工作原理是：可控開關V處于通態時，Ui—L1—V回路和C2—V—L2回路同時導電，L1和L2貯能。當V處于斷態時，Ui—L1—C2—D—R回路及L2—D—R回路同時導電，此階段Ui和L1既向R供電，同時也向C2充電，C2貯存的能量在V處于通態時向L2轉移。輸出電壓為：

若改變導通比α，則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當0《α《1/2時為降壓，當1/2《α《1時為升壓。

6、Zeta斬波電路

圖6：Zeta斬波電路原理圖

如上圖6所示：Zeta斬波電路原理圖所示，電路的基本工作原理是：當可控開關V處于通態時，電源Ui經開關V向電感L1貯能。當V處于斷態后，L1經D與C2構成振蕩回路，其貯存的能量轉至C2，至振蕩回路電流過零，L1上的能量全部轉移至C2上之后，D關斷，C2經L2向負載R供電。輸出電壓為：

若改變導通比α，則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當0《α《1/2時為降壓，當1/2《α《1時為升壓。