本實(shí)用新型涉及一種降壓電路，尤其涉及一種降壓斬波電路。

背景技術(shù)：

直流斬波電路是將直流電變成另一種固定電壓或可調(diào)電壓的DC-DC變換器,如果改變開關(guān)的動(dòng)作頻率，或改變直流電流接通和斷開的時(shí)間比例，就可以改變加到負(fù)載上的電壓、電流平均值。在直流傳動(dòng)系統(tǒng)、充電蓄電電路、開關(guān)電源、電力電子變換裝置及各種用電設(shè)備中得到普通的應(yīng)用。直流斬波技術(shù)已被廣泛用于開關(guān)電源及直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)中，使其控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)、節(jié)約電能的效果。降壓斬波電路即通過(guò)調(diào)節(jié)開關(guān)的動(dòng)作頻率，使得負(fù)載上的電壓較電源電壓有所下降的電路。

在傳統(tǒng)的降壓斬波電路中，在負(fù)載突然斷開時(shí)，由于輸出濾波電感電流不能突變，容易造成機(jī)械開關(guān)的拉弧、電感繞組絕緣損傷甚至引起斬波電路故障，對(duì)主電路和開關(guān)器件有著嚴(yán)重安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種降壓斬波電路，能夠克服當(dāng)突然斷開時(shí)，引起的電感電壓的突然升高問(wèn)題，進(jìn)一步避免引起機(jī)械開關(guān)的拉弧、電感繞組絕緣損傷甚至斬波電路故障。

根據(jù)上述目的，本實(shí)用新型提供一種降壓斬波電路，所述降壓斬波電路包括：電源，與所述電源串聯(lián)的總開關(guān)，通過(guò)所述總開關(guān)與所述電源耦接的電感，與所述電感串聯(lián)的負(fù)載開關(guān)和負(fù)載，通過(guò)所述總開關(guān)與所述電源耦接的第一二極管，所述第一二極管正極與所述電源負(fù)極耦接，所述降壓斬波電路還包括電感續(xù)流元件，用于當(dāng)所述負(fù)載開關(guān)突然斷開時(shí)，與所述電感構(gòu)成所述電感的續(xù)流回路。

在一實(shí)施例中，所述電感續(xù)流元件為第二二極管，所述第二二極管的負(fù)極與所述電源正極耦接。

在一實(shí)施例中，所述電感續(xù)流元件為電容，所述電容一端與所述負(fù)載開關(guān)和所述電感連接，另一端與所述電源負(fù)極連接。

在一實(shí)施例中，所述負(fù)載為非容性負(fù)載。

在一實(shí)施例中，所述開關(guān)為IGBT開關(guān)或MOSFET開關(guān)。

本實(shí)用新型提出了一種降壓斬波電路，通過(guò)電感續(xù)流元件的引入，當(dāng)負(fù)載開關(guān)突然斷開始，為電感提供了電感續(xù)流回路，避免了電感電壓的突然大幅升高，進(jìn)一步克服了可能出現(xiàn)的機(jī)械開關(guān)的拉弧、電感繞組絕緣損傷甚至引起斬波電路故障的問(wèn)題，從而保證了主電路和開關(guān)器件的安全。

附圖說(shuō)明

在結(jié)合以下附圖閱讀本公開的實(shí)施例的詳細(xì)描述之后，能夠更好地理解本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中，各組件不一定是按比例繪制，并且具有類似的相關(guān)特性或特征的組件可能具有相同或相近的附圖標(biāo)記。

圖1示出了本實(shí)用新型降壓斬波電路一個(gè)方面的電路圖；

圖2示出了降壓斬波電路一實(shí)施例的電路波形圖；

圖3示出了本實(shí)用新型降壓斬波電路另一個(gè)方面的電路圖；

圖4示出了當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)的續(xù)流回路；

圖5示出了當(dāng)開關(guān)開通時(shí)的續(xù)流回路；

圖6示出了本實(shí)用新型降壓斬波電路一個(gè)實(shí)施例的電路圖

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本實(shí)用新型，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。

請(qǐng)參看圖1，圖1示出了本實(shí)用新型降壓斬波電路一個(gè)方面的電路圖，如圖1所示，降壓斬波電路10包括直流輸入電源101、總開關(guān)102、二極管103、電感104、負(fù)載開關(guān)105和負(fù)載106。負(fù)載開關(guān)105用于控制負(fù)載106的通斷，總開關(guān)102用于控制直流輸入電源101的階段性開通與關(guān)斷，二極管103的負(fù)極通過(guò)總開關(guān)102與直流輸入電源101的正極耦接，在總開關(guān)102關(guān)斷時(shí)，電感104通過(guò)負(fù)載106、二極管103與其自身組成的回路續(xù)流。

電感感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U_L與流過(guò)電感的電流I_L以及電流的變化時(shí)間t存在如下關(guān)系：

從上式中可以看出，斬波電感的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電流變化的快慢有關(guān)。

當(dāng)負(fù)載連接穩(wěn)定時(shí)，降壓斬波電路具體工作過(guò)程為：

1、總開關(guān)102開通：電源101通過(guò)總開關(guān)102、電感104與負(fù)載106構(gòu)成回路，二極管103承受反向電壓截至。此過(guò)程中電感104電壓滿足U_L＝E-U_o,其中，U_o為負(fù)載106的電壓。

2、總開關(guān)102截至：由于電感104電流不可以突變，電感104通過(guò)負(fù)載106和二極管103形成續(xù)流回路。此過(guò)程中濾波電感104電壓滿足U_L＝-U_o,其中，U_o為負(fù)載106的電壓。

當(dāng)負(fù)載連接穩(wěn)定時(shí)，降壓斬波電路10的電路波形圖如圖2所示，各標(biāo)記的釋義如下：

開關(guān)脈沖：用于控制總開關(guān)102通斷的脈沖信號(hào)；

U_s：總開關(guān)102兩端電壓；

I_s：流過(guò)總開關(guān)102的電路總電流；

U_l：電感104兩端的電壓；

I_l：流過(guò)電感104的電流；

U_r：負(fù)載106兩端電壓。

通過(guò)如圖2所示的波形圖，可以看到，將1000伏的電源電壓降為均值為500伏的負(fù)載電壓，從而實(shí)現(xiàn)了降壓的目的。

但當(dāng)負(fù)載106突然斷開時(shí)，電感104電流驟降，電感104兩端會(huì)產(chǎn)生極大的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)，電感因此可能會(huì)毀，也可能導(dǎo)致負(fù)載開關(guān)105斷開時(shí)嚴(yán)重拉弧，給系統(tǒng)造成危害。

為了克服上述問(wèn)題，可考慮增加續(xù)流元件，與電感和已有元件構(gòu)成電感的續(xù)流回路，用于當(dāng)負(fù)載突然斷開時(shí)，供電感放。

請(qǐng)參見圖3，圖3示出了本實(shí)用新型降壓斬波電路另一個(gè)方面的電路圖。在總開關(guān)302與直流輸入電源301正極的連接端和電感304之間接入第二二極管307，第二二極管307的負(fù)極與直流輸入電源301正極連接。

當(dāng)負(fù)載開關(guān)305突然斷開時(shí)，第二二極管307的接入為電感304提供了續(xù)流回路，進(jìn)而不至于引發(fā)上述問(wèn)題。具體請(qǐng)參看圖4和圖5，圖4示出了當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)的續(xù)流回路410，圖5示出了當(dāng)開關(guān)開通時(shí)的續(xù)流回路510。

當(dāng)電路總開關(guān)402關(guān)斷時(shí)，二極管403、第二二極管407、電源電壓401、電感404共同為電感404組成續(xù)流回路410。

當(dāng)電路總開關(guān)502開通時(shí)，電路總開關(guān)502、第二二極管507、電感504共同為電感504組成續(xù)流回路510。

由于續(xù)流回路的作用，使電感電流變化率不至于過(guò)大，電感的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在可控范圍內(nèi)。

可以理解，還可以使用其它電感續(xù)流元件為電感提供續(xù)流回路，在一實(shí)施例中，請(qǐng)參看圖6，圖6示出了本實(shí)用新型降壓斬波電路一個(gè)實(shí)施例的電路圖，在圖1的斬波電路的基礎(chǔ)上，在負(fù)載606的兩端并聯(lián)一個(gè)電容611，也可起到續(xù)流的作用。

在負(fù)載開關(guān)605突然斷開的情況下，當(dāng)總開關(guān)602斷開時(shí)，電容611、電感604和二極管603構(gòu)成電感604的續(xù)流回路。

在負(fù)載開關(guān)605突然斷開的情況下，當(dāng)總開關(guān)602開通時(shí)，電容611、電感604、總開關(guān)602和電源電壓601構(gòu)成電感604的續(xù)流回路。

為了避免此時(shí)的電容611與負(fù)載606形成諧振，更優(yōu)地，負(fù)載為非容性負(fù)載。

本實(shí)用新型中的總開關(guān)可以為IGBT，也可以是MOSFET或起同等作用的開關(guān)器件，針對(duì)不同的開關(guān)器件，對(duì)連接端口作對(duì)應(yīng)的替換。

本實(shí)用新型中的二極管可以是電力二極管，實(shí)際應(yīng)用中也可以是和電力二極管有同等作用的其他器件。

綜上所述，本實(shí)用新型通過(guò)電感續(xù)流回路的設(shè)置，避免了當(dāng)負(fù)載突然斷開時(shí)，電感電壓的突然升高，進(jìn)一步避免了電感電壓突然升高時(shí)引起的開關(guān)拉弧或者主電路器件損壞的安全隱患，提高了系統(tǒng)可靠性。

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