直流PWM控制技术：DC/DC变换电路解析

本文主要介绍了DC/DC变换电路中的PWM（脉宽调制）控制技术，特别是如何通过调制法生成PWM波形来调整直流输出电压。内容涵盖了基本的直流斩波电路、直流PWM控制技术的基础知识，以及开关管的工作状态对输出电压的影响。 在DC-DC变换电路中，PWM技术是一种常用的方法，它通过改变开关元件（如IGBT）的导通时间比例，即占空比D，来调节输出电压。当开关管导通时，输出电压等于输入电压US；当开关管断开时，输出电压为0。因此，输出电压的平均值取决于开关管的导通时间和总周期的比例，即D = ton/T。通过调整这个占空比，可以实现输出电压的连续调整，而无需改变电源电压。 直流PWM控制技术的基础包括两个关键点：一是开关管的工作状态切换，二是占空比的控制。开关管IGBT在UG>0时导通，UG=0时断开。其导通和断开的时间比例决定了输出电压的平均值，即U = DU*S，其中S是开关元件的内阻上的电压降。 直流变换的基本原理是利用开关元件在导通和截止状态间的快速切换，通过对占空比的控制，来改变流过负载的电流平均值，从而调整输出电压。这种变换可以应用于不同的电路，例如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路和库克变换电路，满足不同应用场景的电压需求。 调制法生成PWM波形的典型框图中，载波信号频率远高于调制信号频率，这样的设计可以使得输出波形更接近于理想的直流电压，同时减小高频噪声。PWM波形的生成通常涉及到载波信号和调制信号的比较，通过比较器输出形成 PWM 波形。 改变占空比D的方法主要有三种：脉冲频率调制(PFM)，保持导通时间ton不变，改变总的周期TS；脉宽调制(PWM)，保持周期T不变，改变导通时间ton；以及混合调制，结合PFM和PWM的特点进行调制。 在实际应用中，DC-DC变换器广泛用于直流调速系统、直流供电系统以及需要电压转换的场合，如太阳能电池的电压提升。理解并掌握PWM控制技术对于设计和优化这些变换电路至关重要。