直流斩波电路

　　PWM的一种典型应用就是直流斩波电路，所以PWM的原理同样适合于直流斩波电路，这里通过PWM的实现过程来论证直流斩波电路的原理。

最简单的PWM波形实现过程

最简单直流斩波电路图及输出电压波形

　　S是可控开关，R为纯电阻负载。当S闭合时，输出电压U=Uo；当S关断时，输出电压U=0，输出波形如上图所示。假设开关S通断的周期T不变，导通时间为ton，关断时间为toff，则输出电压的平均值U可表示为

　　其中a就是占空比：

　　通过改变a的值就可以改变输出电压平均值的大小，实现电压变换的功能。

　　从直流斩波电路的原理我们可以知道，调节占空比a的值就可以调节输出电压平均值的大小，所以直流斩波电路的控制方式有三种。

　　1、脉宽调制控制方式：也就是我们普遍应用的PWM方式，即维持T不变，改变ton。在这种控制方式中，输出电压波形的周期或频率是不变的，因此输出谐波的频率也是不变的，这使得滤波器的设计变得较为容易，并得到普遍应用。

　　2、脉冲频率调制控制方式：即维持ton不变，改变T。在这种控制方式中，由于输出电压波形的周期或频率是变化的，因此输出谐波的频率也是变化的，这使得滤波器的设计比较困难，输出波形谐波干扰严重，一般很少采用。

　　3、调频调宽混合控制方式：这种控制方式不但要改变ton和也要改变T，其特点是：可以使大大提高输出的范围，但由于频率是变化的，也存在着设计滤波器较难的问题。

　　根据输入输出电压大小、极性，斩波电路可分为降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路等，关于这几种直流斩波电路的详细介绍请参考：几种斩波电路的工作原理。

01直流斩波电路的调压功能

　　直流斩波电路通过周期性地快速开通、关断，把输入电压斩成一系列的方便调节的脉冲电压，改变脉冲列的脉冲宽度或频率可以调节输出电压的平均值，因此直流斩波器的基本作用是进行直流电压的变换，即调压作用。

　　利用直流斩波电路的调压功能，直流斩波电路广泛应用于直流供电电源。在各种应用场合中，不同用电设备所需要的直流供电电压的等级不同，采用直流斩波电路可以将单一的、不稳定的直流输入电压变换成负载所需要的稳定的、不同电压等级的直流供电电压。因为直流斩波器工作在开关状态，因此这种类型的直流供电电源也称为开关电源。开关电源在计算机、通信等各个领域也得到了广泛的应用。

02直流斩波电路的调阻功能

　　将直流斩波电路和一个固定电阻相并联，通过直流斩波电路的斩波作用，可以调节并联等效电阻的阻值，这一过程称为调阻。

03直流斩波电路的调磁功能

　　将直流斩波器串联在电机的励磁回路中，通过斩波作用调节励磁电流，从而调节电机的磁场大小，这一过程称为调磁。

　　直流电机的转速取决于电枢电压及磁场的大小，通过直流斩波器的调压作用，可以调节电机的电枢电压，达到调速的目的。同样通过直流斩波器的调磁作用，可以调节电机的磁场及励磁电流，也可以达到调速的目的。直流电机调速在地铁、城市无轨电车、电动汽车等运输车辆上得到了广泛的应用。

04直流斩波电路的直流电压隔离功能

　　直流斩波电路的工作方式是把输入直流电压斩波成为高频脉冲电压，将此脉冲电压通过高频变压器隔离后再进行滤波，可以得到与输入电压相互隔离的直流输出电压，从而使直流斩波器应用在输入、输出之间需要隔离的直流电压场合中。