一种降压斩波电路的制作方法

本实用新型涉及一种降压电路，尤其涉及一种降压斩波电路。

背景技术：

直流斩波电路是将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC变换器,如果改变开关的动作频率，或改变直流电流接通和断开的时间比例，就可以改变加到负载上的电压、电流平均值。在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用。直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。降压斩波电路即通过调节开关的动作频率，使得负载上的电压较电源电压有所下降的电路。

在传统的降压斩波电路中，在负载突然断开时，由于输出滤波电感电流不能突变，容易造成机械开关的拉弧、电感绕组绝缘损伤甚至引起斩波电路故障，对主电路和开关器件有着严重安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种降压斩波电路，能够克服当突然断开时，引起的电感电压的突然升高问题，进一步避免引起机械开关的拉弧、电感绕组绝缘损伤甚至斩波电路故障。

根据上述目的，本实用新型提供一种降压斩波电路，所述降压斩波电路包括：电源，与所述电源串联的总开关，通过所述总开关与所述电源耦接的电感，与所述电感串联的负载开关和负载，通过所述总开关与所述电源耦接的第一二极管，所述第一二极管正极与所述电源负极耦接，所述降压斩波电路还包括电感续流元件，用于当所述负载开关突然断开时，与所述电感构成所述电感的续流回路。

在一实施例中，所述电感续流元件为第二二极管，所述第二二极管的负极与所述电源正极耦接。

在一实施例中，所述电感续流元件为电容，所述电容一端与所述负载开关和所述电感连接，另一端与所述电源负极连接。

在一实施例中，所述负载为非容性负载。

在一实施例中，所述开关为IGBT开关或MOSFET开关。

本实用新型提出了一种降压斩波电路，通过电感续流元件的引入，当负载开关突然断开始，为电感提供了电感续流回路，避免了电感电压的突然大幅升高，进一步克服了可能出现的机械开关的拉弧、电感绕组绝缘损伤甚至引起斩波电路故障的问题，从而保证了主电路和开关器件的安全。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了本实用新型降压斩波电路一个方面的电路图；

图2示出了降压斩波电路一实施例的电路波形图；

图3示出了本实用新型降压斩波电路另一个方面的电路图；

图4示出了当开关关断时的续流回路；

图5示出了当开关开通时的续流回路；

图6示出了本实用新型降压斩波电路一个实施例的电路图

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，以下结合附图和具体实施例对本实用新型作详细描述。

请参看图1，图1示出了本实用新型降压斩波电路一个方面的电路图，如图1所示，降压斩波电路10包括直流输入电源101、总开关102、二极管103、电感104、负载开关105和负载106。负载开关105用于控制负载106的通断，总开关102用于控制直流输入电源101的阶段性开通与关断，二极管103的负极通过总开关102与直流输入电源101的正极耦接，在总开关102关断时，电感104通过负载106、二极管103与其自身组成的回路续流。

电感感应电动势U_L与流过电感的电流I_L以及电流的变化时间t存在如下关系：

从上式中可以看出，斩波电感的感应电动势与电流变化的快慢有关。

当负载连接稳定时，降压斩波电路具体工作过程为：

1、总开关102开通：电源101通过总开关102、电感104与负载106构成回路，二极管103承受反向电压截至。此过程中电感104电压满足U_L＝E-U_o,其中，U_o为负载106的电压。

2、总开关102截至：由于电感104电流不可以突变，电感104通过负载106和二极管103形成续流回路。此过程中滤波电感104电压满足U_L＝-U_o,其中，U_o为负载106的电压。

当负载连接稳定时，降压斩波电路10的电路波形图如图2所示，各标记的释义如下：

开关脉冲：用于控制总开关102通断的脉冲信号；

U_s：总开关102两端电压；

I_s：流过总开关102的电路总电流；

U_l：电感104两端的电压；

I_l：流过电感104的电流；

U_r：负载106两端电压。

通过如图2所示的波形图，可以看到，将1000伏的电源电压降为均值为500伏的负载电压，从而实现了降压的目的。

但当负载106突然断开时，电感104电流骤降，电感104两端会产生极大的瞬时电动势，电感因此可能会毁，也可能导致负载开关105断开时严重拉弧，给系统造成危害。

为了克服上述问题，可考虑增加续流元件，与电感和已有元件构成电感的续流回路，用于当负载突然断开时，供电感放。

请参见图3，图3示出了本实用新型降压斩波电路另一个方面的电路图。在总开关302与直流输入电源301正极的连接端和电感304之间接入第二二极管307，第二二极管307的负极与直流输入电源301正极连接。

当负载开关305突然断开时，第二二极管307的接入为电感304提供了续流回路，进而不至于引发上述问题。具体请参看图4和图5，图4示出了当开关关断时的续流回路410，图5示出了当开关开通时的续流回路510。

当电路总开关402关断时，二极管403、第二二极管407、电源电压401、电感404共同为电感404组成续流回路410。

当电路总开关502开通时，电路总开关502、第二二极管507、电感504共同为电感504组成续流回路510。

由于续流回路的作用，使电感电流变化率不至于过大，电感的感应电动势在可控范围内。

可以理解，还可以使用其它电感续流元件为电感提供续流回路，在一实施例中，请参看图6，图6示出了本实用新型降压斩波电路一个实施例的电路图，在图1的斩波电路的基础上，在负载606的两端并联一个电容611，也可起到续流的作用。

在负载开关605突然断开的情况下，当总开关602断开时，电容611、电感604和二极管603构成电感604的续流回路。

在负载开关605突然断开的情况下，当总开关602开通时，电容611、电感604、总开关602和电源电压601构成电感604的续流回路。

为了避免此时的电容611与负载606形成谐振，更优地，负载为非容性负载。

本实用新型中的总开关可以为IGBT，也可以是MOSFET或起同等作用的开关器件，针对不同的开关器件，对连接端口作对应的替换。

本实用新型中的二极管可以是电力二极管，实际应用中也可以是和电力二极管有同等作用的其他器件。

综上所述，本实用新型通过电感续流回路的设置，避免了当负载突然断开时，电感电压的突然升高，进一步避免了电感电压突然升高时引起的开关拉弧或者主电路器件损坏的安全隐患，提高了系统可靠性。

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