直流斬波器是一種將電能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式的開關(guān)。它通過轉(zhuǎn)換直流電并使其具有兩種狀態(tài)可變來實現(xiàn)此目的：開/關(guān)、高/低等！該設(shè)備在電子電路中的使用已經(jīng)取得了長足的進步。

直流斬波器廣泛用于許多電子設(shè)備和電路中以控制功率量，而在電力電子設(shè)備中，工程師將它們用作信號調(diào)制器。此外，它在電子領(lǐng)域還有其他一些應(yīng)用，包括將交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為直流，以及在不同電壓下工作的電路的兩個部分之間進行隔離。

這篇博文將討論直流斬波器是什么、它的許多可能的應(yīng)用以及它是如何工作的。

什么是斬波器？

在其最簡單的定義中，斬波器是將直流電從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種狀態(tài)，從固定的恒定狀態(tài)轉(zhuǎn)換為可變狀態(tài)的設(shè)備。這種狀態(tài)變化對于電子電路控制負載所需的電量是必要的。負載是電路中電力的最終用戶，例如燈泡。

為了讓負載高效工作，斬波器必須提供適量的功率。它使用高頻開關(guān)來做到這一點。因此，負載需要的功率量將決定斬波開關(guān)的頻率。 

換句話說，它使用兩個不同的電壓電平工作，并在它們之間快速切換，以免除了 0 或 DCV（全開）之外的任何其他電平上的電流通過。

直流斬波器：工作原理

有兩種主要類型的直流斬波器。其中包括無源直流斬波器和有源直流斬波器電路，它們都有其獨特的區(qū)別。 

無源和有源直流斬波器的區(qū)別如下：

• 無源直流斬波器以高頻打開（切斷所有電壓）并關(guān)閉（連接到電壓源）開關(guān)，使輸出電壓波形看起來像方波。

• 有源直流斬波電路的工作原理是保持幾乎 50% 的占空比，并使用由放大器或晶體管和二極管控制的開關(guān)進行整流。這種技術(shù)在現(xiàn)代設(shè)計中通常是首選，因為它允許更高的效率，并且比無源直流斬波電路可以更好地調(diào)節(jié)輸出電壓。

直流斬波器的應(yīng)用

• 開關(guān)模式電源，包括 DC 到 DC 轉(zhuǎn)換器。

• 直流電機調(diào)速器

• 在執(zhí)行器中驅(qū)動無刷直流力矩電機或步進電機

• D類電子放大器

• 電池充電器

• 電動車

• 鐵路和地鐵車輛

直流斬波器有什么好處？

使用直流斬波器電路的主要好處是它可用于電子產(chǎn)品中的許多不同應(yīng)用，因為這些電路具有幾乎 50% 的占空比，可以很好地調(diào)節(jié)輸出電壓。

其他優(yōu)勢包括：

• 效率很高

• 輸出穩(wěn)壓器

• 穩(wěn)壓輸出允許在某些電路中減少電流消耗，從而提高它們的整體效率。

• 它可以用小型組件構(gòu)建，這使其成為便攜式設(shè)備的理想選擇。可以產(chǎn)生射頻信號

• 用于電池充電和電機控制等應(yīng)用

• 它便宜且易于維護

斬波電路的類型

A 型斬波器/第一象限斬波器

當斬波器開啟時，電源電壓為 V0=Vs。并且 t 和這導(dǎo)致電流定向流向負載。然而，當斬波器關(guān)閉時，V0 下降到零，但 I0 以類似的方向流過續(xù)流二極管。因此平均電流和電壓保持正值。

B型斬波器/第二象限斬波器

為此，負載應(yīng)包含直流電源 E。打開的斬波器 V0 為零。負載電壓 E 驅(qū)動電感 L 上的電流。L 負責存儲斬波器的能量。 

轉(zhuǎn)動 v0 =( E+ L . di / dt )的斬波器會  導(dǎo)致電壓 Vs 出現(xiàn)浪涌。二極管 D2 正向偏置并開始向電源傳導(dǎo)功率。 

無論斬波器是打開還是關(guān)閉，I0 電流都會流出負載。與正 V0 電流相比，I0 電流為負。 

C型斬波器/兩象限A型斬波器

C型斬波器是兩個象限的組合，由-A型和B型并聯(lián)而成。只要二極管 FD 在負載上有效，這種類型的連接總是會獲得正輸出電壓 Vo。當斬波器打開時，續(xù)流二極管開始導(dǎo)通，使輸出電壓 Vo 等于 Vs。和反向負載電流 Io。即使負載電流反向，盡管斬波器打開或 Fd 導(dǎo)通，電荷仍將是正的。      

D 型斬波器/二象限 B 型斬波器

當您在輸出電壓 V0 = Vs 上連接兩個斬波器時，當 v0 = – Vs 時，兩個二極管上的兩個斬波器都被切斷。打開斬波器返回正輸出電壓 V0。時間Ton 超過時間Toff。 

E型斬波器/第四象限斬波器

由四個半導(dǎo)體開關(guān)和四個二極管組成，這將它們分為四個象限： 

• 第一象限 

• 第二象限

• 第三象限 

• 第四象限 

底線

斬波電路或 AC/DC 轉(zhuǎn)換器可以調(diào)節(jié)輸出電壓并減少從電源汲取的電流。這極大地提高了它們的效率并允許進行嚴格的監(jiān)管。使用兩個開關(guān)，斬波電路可以以非常高的頻率在導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)之間切換。

斬波器有多種用途，例如電壓穩(wěn)定和調(diào)節(jié)、DC 到 AC 轉(zhuǎn)換/逆變器、RF 生成和 DC 隔離。此外，它們可以采用小型組件進行設(shè)計，這使它們成為便攜式設(shè)備的理想選擇。它還可以實現(xiàn)更高的效率，并且可以輕松生成 RF 信號。這些電路也適用于電池充電和電機控制。

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