直流斬波電路

　　PWM的一種典型應用就是直流斬波電路，所以PWM的原理同樣適合于直流斬波電路，這里通過PWM的實現(xiàn)過程來論證直流斬波電路的原理。

最簡單的PWM波形實現(xiàn)過程

最簡單直流斬波電路圖及輸出電壓波形

　　S是可控開關，R為純電阻負載。當S閉合時，輸出電壓U=Uo；當S關斷時，輸出電壓U=0，輸出波形如上圖所示。假設開關S通斷的周期T不變，導通時間為ton，關斷時間為toff，則輸出電壓的平均值U可表示為

　　其中a就是占空比：

　　通過改變a的值就可以改變輸出電壓平均值的大小，實現(xiàn)電壓變換的功能。

　　從直流斬波電路的原理我們可以知道，調節(jié)占空比a的值就可以調節(jié)輸出電壓平均值的大小，所以直流斬波電路的控制方式有三種。

　　1、脈寬調制控制方式：也就是我們普遍應用的PWM方式，即維持T不變，改變ton。在這種控制方式中，輸出電壓波形的周期或頻率是不變的，因此輸出諧波的頻率也是不變的，這使得濾波器的設計變得較為容易，并得到普遍應用。

　　2、脈沖頻率調制控制方式：即維持ton不變，改變T。在這種控制方式中，由于輸出電壓波形的周期或頻率是變化的，因此輸出諧波的頻率也是變化的，這使得濾波器的設計比較困難，輸出波形諧波干擾嚴重，一般很少采用。

　　3、調頻調寬混合控制方式：這種控制方式不但要改變ton和也要改變T，其特點是：可以使大大提高輸出的范圍，但由于頻率是變化的，也存在著設計濾波器較難的問題。

　　根據輸入輸出電壓大小、極性，斬波電路可分為降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路等，關于這幾種直流斬波電路的詳細介紹請參考：幾種斬波電路的工作原理。

01直流斬波電路的調壓功能

　　直流斬波電路通過周期性地快速開通、關斷，把輸入電壓斬成一系列的方便調節(jié)的脈沖電壓，改變脈沖列的脈沖寬度或頻率可以調節(jié)輸出電壓的平均值，因此直流斬波器的基本作用是進行直流電壓的變換，即調壓作用。

　　利用直流斬波電路的調壓功能，直流斬波電路廣泛應用于直流供電電源。在各種應用場合中，不同用電設備所需要的直流供電電壓的等級不同，采用直流斬波電路可以將單一的、不穩(wěn)定的直流輸入電壓變換成負載所需要的穩(wěn)定的、不同電壓等級的直流供電電壓。因為直流斬波器工作在開關狀態(tài)，因此這種類型的直流供電電源也稱為開關電源。開關電源在計算機、通信等各個領域也得到了廣泛的應用。

02直流斬波電路的調阻功能

　　將直流斬波電路和一個固定電阻相并聯(lián)，通過直流斬波電路的斬波作用，可以調節(jié)并聯(lián)等效電阻的阻值，這一過程稱為調阻。

03直流斬波電路的調磁功能

　　將直流斬波器串聯(lián)在電機的勵磁回路中，通過斬波作用調節(jié)勵磁電流，從而調節(jié)電機的磁場大小，這一過程稱為調磁。

　　直流電機的轉速取決于電樞電壓及磁場的大小，通過直流斬波器的調壓作用，可以調節(jié)電機的電樞電壓，達到調速的目的。同樣通過直流斬波器的調磁作用，可以調節(jié)電機的磁場及勵磁電流，也可以達到調速的目的。直流電機調速在地鐵、城市無軌電車、電動汽車等運輸車輛上得到了廣泛的應用。

04直流斬波電路的直流電壓隔離功能

　　直流斬波電路的工作方式是把輸入直流電壓斬波成為高頻脈沖電壓，將此脈沖電壓通過高頻變壓器隔離后再進行濾波，可以得到與輸入電壓相互隔離的直流輸出電壓，從而使直流斬波器應用在輸入、輸出之間需要隔離的直流電壓場合中。