串聯(lián)開關電路的原理圖和等效電路圖

串聯(lián)開關電路也叫降壓開關電路或Buck電路。串聯(lián)開關電路的原理圖和等效電路圖如圖1-l（a）、（b）所示。

由圖1-l（a）可以看出，串聯(lián)開關電路由功率開關管V1（IGBT）、續(xù)流二極管V2、電感L和電容C組成，Vl受占空比為0的脈沖的控制，交替導通或關斷，再經(jīng)L和C組成的濾波器，在負載R上得到直流輸出電壓Uo，從而完成將脈動的直流輸入電壓Vcc變換成平滑直流輸出電壓Uo的功能。

采用圖1-l（b）所示的等效電路圖來分析串聯(lián)開關電路的穩(wěn)態(tài)工作過程。功率開關管VI用一開關S來代替。當開關S處于位置l（閉合）時，表示Vl處于導通狀態(tài)；當開關S處于位置2（斷開）時，表示Vl處于關斷狀態(tài)。開關管VI處于導通和關斷狀態(tài)時的等效電路如圖1-2所示。

圖1-2（a）為Vl處于導通狀態(tài)時的等效電路。輸入電流ii＝iL（iL為電感電流），iL流過電感L時，在電感器達到飽和之前，電流iL線性增加，負載R流過電流I，R上的電壓即輸出電壓Uo，其極性為上正下負。當ii〉I時，電容C處于充電狀態(tài)，而二極管V2處于反偏置狀態(tài)。

圖1-2（b）為Vl處于關斷狀態(tài)時的等效電路。由于開關管關斷，ii=0，而電感中的電流iL不會發(fā)生突變，電感I中的磁場將改變L兩端的電壓UL的極性，以維持電流iL不變。負載R上的電壓U。仍保持上正下負。在iL〈I時，電容C處于放電狀態(tài)，以維持電流Io不變，即保持輸出電壓Uo（I。R）不變。此時，續(xù)流二極管V2處于正偏置狀態(tài)，為電感電流吐和輸出電流I。提供通路。

從上述分析中可以看出，當Vl處于導通狀態(tài)時，ii〉0；當Vl處于關斷狀態(tài)時，ii=0。所以，輸入電流ii隨Vl周期性的導通和關斷而成為脈動電流，而輸出電流Io在電感L、續(xù)流二極管V2、濾波電容C的作用下卻保持連續(xù)平滑。若負載為電阻性的，輸出電壓也呈現(xiàn)連續(xù)平滑的特性。

以上分析，假設所有元器件都為理想元器件，但實際上，損耗總是存在的，故開關管的電壓降不可忽略。這樣，U〈Vcc，即為降壓情況。