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斬波器的工作方式有兩種,一是脈寬調(diào)制方式,Ts(周期)不變,改變Ton(通用,Ton為開(kāi)關(guān)每次接通的時(shí)間),二是頻率調(diào)制方式,Ton不變,改變Ts(易產(chǎn)生干擾)。

其具體的電路由以下幾類(lèi):

1、Buck電路:降壓斬波器,其輸出平均電壓Uo小于輸入電壓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大于輸入電壓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大于或小于輸入電壓Ui,輸出電壓與輸入電壓極性相同,電感傳輸。

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

用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開(kāi)關(guān)電源), 同時(shí)還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。

當(dāng)今軟開(kāi)關(guān)技術(shù)使得DC/DC發(fā)生了質(zhì)的飛躍,美國(guó)VICOR公司設(shè)計(jì)制造的多種ECI軟開(kāi)關(guān)DC/DC變換器,其最大輸出功率有300W、600W、800W等,相應(yīng)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采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的高頻開(kāi)關(guān)電源模塊RM系列,其開(kāi)關(guān)頻率為(200-300)kHz,功率密度已達(dá)到27W/cm^3,采用同步整流器(MOS-FET代替肖特基二極管),使整個(gè)電路效率提高到90%。

可改變負(fù)載的平均電壓。 由圖1中(b)可看出輸出電壓之峰值等于電源電壓Vs,而輸出電壓之平均值Vo隨Ton之時(shí)間而變。而最常見(jiàn)之改變方式為

1、周期T固定,導(dǎo)通時(shí)間Ton改變,稱(chēng)脈波寬度調(diào)變(PUlse-width Modulation PWM)。
2、導(dǎo)通時(shí)間Ton固定,周期T改變,稱(chēng)頻率調(diào)變(Frequency Modulation FM)。
3、周期T及導(dǎo)通時(shí)間Ton 同時(shí)改變,即波寬調(diào)變及頻率調(diào)變混合使用。

在實(shí)際應(yīng)用中,因直流斬波器常需在負(fù)載端接上濾波電感及濾波電容,若頻率改變過(guò)大對(duì)電感及電容影響大,因此多數(shù)采用脈波寬度調(diào)變。

直流斬波器依負(fù)載電壓及負(fù)載電流極性來(lái)區(qū)分可分為下列三種：

1、單象限直流斬波器。
2、兩象限直流斬波器。
3、四象限直流斬波器。

如圖2中(a)所示為單象限直流斬波器示意圖,其負(fù)載電壓及負(fù)載電流皆為正;如圖2中(b)所示負(fù)載電壓為正,負(fù)載電流有正有負(fù)稱(chēng)兩象限直流斬波器;若負(fù)載電壓有正有負(fù),負(fù)載電流亦有正有負(fù),稱(chēng)四象限直流斬波器如圖2中(c)所示。本系統(tǒng)可依接線方式改變,達(dá)成上述三種直流斬波器。

B、直流PWM產(chǎn)生器EM5202-2C主要功能在產(chǎn)生PWM控制信號(hào),所需之工作電源為±15V。

1、命令電壓由I/P端輸入,為0~10V(單象限),或-10V~+10V(四象限控制)。

2、三角波產(chǎn)生器:由頻率選擇開(kāi)關(guān)可以選擇1KHZ、10KHZ、15KHZ,而波型選擇開(kāi)關(guān)可選擇三角波之大小,單象限控制時(shí)命令電壓為0~10V,故選擇大小為0- 10V之三角波,在四象限控制時(shí)命令電壓為-10V~+10V,故選擇大小為-10V~+10V之三角波。

3、反向器:將輸入命令電壓反向,在單象限控制時(shí)沒(méi)有作用。

4、比較器:將命令電壓與三角波信號(hào)相比較,便可得到輸出脈波寬度隨命令電壓改變之PWM信號(hào),單象限控制時(shí)PWM信號(hào)輸出只接S1,四象限控制時(shí)PWM信號(hào)有兩個(gè)S1及S3。

5、在四象限控制時(shí)當(dāng)命令電壓為正時(shí),S1信號(hào)責(zé)任周期大于50%,S3 信號(hào)責(zé)任周期小于50%,兩組信號(hào)互補(bǔ)但兩者間有相位差,反之當(dāng)命令電壓為負(fù)時(shí),S1信號(hào)責(zé)任周期小于50%,S3信號(hào)責(zé)任周期大于50%。

C、四組igbt驅(qū)動(dòng)器EM5202-2D

主要功能在將輸入控制信號(hào)放大以驅(qū)動(dòng)IGBT。

1、所需之控制電源為110VAC。

2、控制信號(hào)為T(mén)TL位準(zhǔn)由S1及S3輸入,經(jīng)反相及延遲控制S1產(chǎn)生T1及T2控制信號(hào),S3產(chǎn)生T3及T4控制信號(hào),上下臂間之DEAD-TIME約為3us,在單象限控制時(shí)只有T1 IGBT觸發(fā)導(dǎo)通,此時(shí)應(yīng)將信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)切到T1 ONLY。

3、四組控制信號(hào)送入電流限制器,當(dāng)直流側(cè)(DC BUS)電流過(guò)大,IDC輸出變大,電流限制器動(dòng)作LED亮,此時(shí)控制信號(hào)無(wú)法通過(guò),IGBT暫時(shí)關(guān)閉,待輸出電流下降后,IGBT又正常動(dòng)作。

4、為使控制信號(hào)及高壓之電源電路完全隔離,將控制信號(hào)先經(jīng)光耦合電路隔離再送入驅(qū)動(dòng)器,便可以達(dá)成。

5、隔離后之控制信號(hào),經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)IGBT。

6、本系統(tǒng)提供一個(gè)霍爾電流傳感器以方便使用者量測(cè),輸出為0.4V/A,表示當(dāng)電流為1A時(shí)傳感器輸出電壓為0.4V。

7、負(fù)載輸出有三個(gè)端子,單象限控制只有T1動(dòng)作,故輸出端為L(zhǎng)+及O/P1,四象限控制時(shí)輸出端為O/P1及O/P2。

斬波器的另一種又叫振動(dòng)子變流器、工作原理和電鈴類(lèi)似,是體積、功率比較大,用八腳電子管插座。經(jīng)常用于直流/交流變換。

過(guò)去因?yàn)榫�是電子管設(shè)備,由于甲、乙電的供應(yīng)在移動(dòng)設(shè)備中非常困難的,所以以前的汽車(chē)收音機(jī)和部分車(chē)載電臺(tái)就用振動(dòng)子將車(chē)上的蓄電池提供的電流變?yōu)榻蛔冸娏?經(jīng)過(guò)變壓器升壓和振動(dòng)子同步變流為高壓直流供收音機(jī)或電臺(tái)使用(功率比較大的電臺(tái)也有用汽車(chē)蓄電池推動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)的)。

由于半導(dǎo)體變流器的成熟,振動(dòng)子變流器早已數(shù)十年沒(méi)見(jiàn)使用了。早期的攝影用萬(wàn)次閃光燈也用振動(dòng)子變流器。