直流变换电路是什么

直流变换电路定义

直流变换电路（D.C. converting circuit），将幅值固定的直流电压变换成幅值和极性为可变的直流电压的变换电路。在生产中用以构成直流脉冲调速电源和开关式稳压电源。传统的直流调速系统是相控整流电路。它虽电路简单，但在深控下网侧功率因数下降、电网电流谐波含量高、电压调节的动态响应缓慢。直流变换电路采用斩控方式，斩波频率较高，可克服上述缺点，适用于机床伺服系统和公共交通车辆传动。开关式稳压电源与传统的线性直流稳压电源相比，效率高而体积小，成为新一代直流稳压电源。


图一：交流直流变换器电路图

直流电压变换电路原理

把直流电压变换为另一数值的直流电压最简单方法是串联一个电阻，这样不涉及变频的问题，显得很简单，但是效率低。用一个半导体功率器件作为开关，使带有滤波器（L或/和C）的负载线路与直流电压一会儿接通，一会儿断开，则负载上也得到另一个直流电压，这就是DC-DC直流转换电源的基本手段，类似于“斩波”（Chop）作用。

一个周期Ts内，电子开关接通时间ton所占整个周期Ts的比例，称接通占空比D，D=ton/Ts；断开时间toff所占Ts比例，称断开占空比D'，D'= toff/Ts。很明显，接通占空比越大，负载上电压越高；1/Ts=fs称开关频率，fs越高，负载上电压也越高。这种DC-DC直流转换电源中的开关都在某一固定频率下（如几百几千赫兹）工作，这种保持开关频率恒定，但改变接通时间长短（即脉冲的宽度），使负载变化时，负载上电压变化不大的方法，称脉宽调制法（Pulse Width Modulation,简称为PWM）。由于电子开关按外加控制脉冲而通断，控制与本身流过的电流、二端所加的电压无关，因此电子开关称为“硬开关”。很明显，由于硬开关关断和开通时，开关上同时存在电压、电流，损耗是比较大的，但无论如何比串联电阻变换方法损耗小得多，直流转换电源的效率得到很大提到。这就是开关电源的优点之一。

精密交流直流转换器电路图



直流变换电路功率

直流变换电路按功率传输方向可分为单向电路和双向电路。前者的出端电压、电流平均值只能维持一种极性，又称单象限直流变换电路。后者的出端电压或电流平均值极性可变，即电能可在电源和负载间双向传输，又称双象限直流变换电路。若电路中出端电压和电流平均值的极性均可变，则称为四象限直流变换电路。单象限电路是常用的基本直流电压变换电路。