1.直流降压变换电路

Buck电路见图4-121，输出电压平均值U_o不大于输入电压U_d，是降压式开关变流器。它包括直流输入U_d、开关管VI、二极管VD、滤波电感L、滤波电容C和负载电阻R。VI导通时VD截止，电流i_L在U_d和输出电压u_o的压差之间逐渐增加，L储能；VI截止时，VD在u_L和u_o作用下导通，流过电感电流并逐渐减小。当下一周期VI导通时，i_L仍未下降至零，为电感电流连续导通模式。下一个开关周期VI导通前，i_L已下降至零，VD截止，电感电流为断续导通模式。

电感电流连续导通模式波形见图4-122，电感电流断续导通模式波形见图4-123。

图4-120 三相SPWM控制脉冲、输出电压以及电路状态示意图

图4-121 Buck电路

图4-122 Buck电路连续导通模式波形

图4-123 Buck断续导通模式波形

2.直流升压式变换电路

Boost电路见图4-124，输出电压平均值U_o≥输v入电压U_d，是升压式开关变流器。它包括直流输入电压U_d、电感L、VI、VD、滤波C和负载R。VI导通时，L电流增加，L储能，VD截止；VI截止时，VD在电感电压u_L、U_d和输出电压u_o作用下导通，电流i_L续流，L通过VD释放能量，i_L逐渐减小。下一开关周期VI导通时，i_L仍未下降至零，为电感电流连续导通模式。当下一开关周期VI导通前，i_L已下降至零，VD截止，为电感电流断续导通模式。

图4-124 Boost电路

电感电流连续导通模式波形见图4-125，电感电流断续导通模式波形见图4-126。

图4-125 Boost电路连续导通模式波形

图4-126 Boost电路断续导通模式波形

图4-127 Buck-Boost电路

3.升降压式变化电路

（1）Buck-Boost电路 如图4-127所示，输出电压平均值U_o可大于或小于输入电压U_d，是升降压式开关变流器，同时电压极性反向。它包括直流输入电压U_d、VI、L、VD、滤波C和负载R。VI导通时，L的电流在U_d作用下增加，VD截止；VI截止时，VD导通，电感电流续流，L通过VD释放能量，电感电流逐渐减小。下一开关周期VI导通时，电感i_L仍未下降至零，为电感电流连续导通模式。当下一开关周期VI导通前，i_L已下降至零，VD截止，为电感电流断续导通模式。电感电流连续导通模式波形见图4-128，电感电流断续导通模式波形见图4-129。

图4-128 连续导通模式波形

图4-129 断续导通模式波形

（2）Cuk电路 如图4-130所示，升降式开关变流器，电压极性反向。它包括直流输入U_d、电感L₁、开关管VI、能量传递电容C₁、VD、电感L₂、滤波电容C和负载电阻R。与Buck-Boost电路比较，Cuk电路输入输出电流连续、输出电压脉动小、对输入电源影响小；电抗性元件多。

图4-130 Cuk电路

4.升降压式变换电路

（1）Sepic电路 如图4-131所示，VI导通时，VD在C₁和C₂电压下截止，输入电源U_d经VI给L₁充电，同时C₁经VI给L₂充电，L₁和L₂储能。VI截止时，U_d、L₁、C₁、VD、负载（C₂和R）构成回路，U_d和L₁既向负载供电，同时也给C₁充电，同时L₂经过VD向负载回路释放能量。

（2）Zeta电路 如图4-132所示，VI导通时，VD在电源U_d和C₁电压下截止，U_d经过VI给L₁储能，C₁经VI放电并与输入电源一起给L₂充电和给负载C₂和R供电。VI截止时，L₁经C₁、VD给C₁充电，同时L₂能量经VD转移到负载。

图4-131 Sepic电路

图4-132 Zeta电路(www.daowen.com)

5.双向直-直变换电路

如图4-133所示，直-直变换电路的能量流向有2个方向，负载产生的能量馈送给电源，在用直流电动机驱动电力机车及电动汽车中安装再生制动器等场合，能量由电源U_d供给负载时，VI2断开，由VI1和VD2起降压变流器作用，i_L方向见图4-133。由负载侧向电源侧馈送能量时，VI1断开，VI2和VD1起升压变流器作用，电流i_L方向与图4-133相反。

图4-133 双向直-直变换电路

6.正激式变流器

基于Buck变流器的变压器隔离型变流器。

（1）单管正激式变流器 如图4-134所示，需1个开关管，比全桥和半桥变流器功率水平低，输出电流脉动小，适合于高输出电流，波形见图4-135。VI导通时，VD2导通，VD3截止，能量通过变压器从输入到输出；VI截止时，VD2截止，VD3在滤波电感L的电压和输出电压作用下导通，电感电流续流。单管正激式变压器中还有一个带VD1的绕组，在VI截止时VD1导通，电源电压作用在N₂绕组，将变压器励磁电感L_M的励磁电流i_M降到零，防止变压器饱和，是磁复位绕组。当励磁电流i_M降至零后，VD1截止，此时仅有滤波电感L电流通过VD3续流，与C给R供电。

（2）双管正激式变流器 如图4-136所示，VI1、VI2同时通断。当VI1、VI2导通时，VD1、VD2截止，U_d加到变压器一次绕组上，二次侧VD3导通，VD4截止，能量从一次侧传到二次侧，供给L、C、R，同时变压器励磁电流线性增加；VI1、VI2关断时，在变压器励磁电流作用下，VD1、VD2导通，为变压器励磁电流续流，在电源电压作用下励磁电流逐渐减小，同时VD3截止，VD4续流导通，L经过VD4给负载释放能量；当励磁电流减小至零，VD1、VD2截止。

图4-134 单管正激式变流器

图4-135 单管正激式变流器工作波形

图4-136 双管正激式变流器

7.推挽隔离Buck变流器

电路见图4-137，工作波形见图4-138。二次电路和波形与全桥、半桥变流器相同，一次侧有1个中心抽头绕组。为使变流器一次绕组伏秒特性保持平衡，VI1和VI2以相同占空比工作，但相差为180°且占空比＜0.5。VI1导通时，VD1导通、VD2截止；VI2导通时，VD2导通、VD1截止；所有开关管截止时，VD1和VD2均导通，每个二极管导通近似1/2时的输出滤波电感电流。在VI1、VI2导通时，励磁电感L_M的励磁电流i_M在电压U_d作用下，呈线性上升或者线性下降。

图4-137 推挽隔离Buck变流器

图4-138 隔离推挽Buck变流器工作波形

8.反激式变流器

实用的隔离型Buck-Boost变流器见图4-139。Buck-Boost变流器中的电感改用1个反激式变压器，构成了反激式变流器。VI导通时，在电源作用下，变压器励磁电感L_M中的电流线性增加，向变压器储能，VD截止；VI截止时，VD续流导通，励磁电感电压为输出电压的反射电压N₁u_o/N₂，励磁电感能量传输至负载，励磁电感电流i_M线性下降。如下一周期VI导通时，励磁电感电流i_M仍未下降至零，励磁电感电流连续导通，波形见图4-140。如下一周期VI导通前，励磁电感电流i_M已至零，则VI和VD均截止，负载由C维持供电，励磁电感电流不连续导通，波形见图4-141。

图4-139 反激式变流器

图4-140 励磁电感电流连续导通时工作波形

图4-141 励磁电感电流不连续导通时工作波形

9.全桥和半桥隔离Buck变流器

电路见图4-142，工作波形见图4-143，变压器二次绕组中心抽头的全波整流，在高输出电压时可用全桥整流。VI1和VI4导通时，电源U_d加到变流器的一次侧，VD5导通；VI2和VI3导通时，U_d加到变压器一次侧，VD6导通；所有开关管截止时，变压器一次电压为零，VD5和VD6导通。图4-144为半桥Buck变流器。当VI1和VI2以相同占空比工作时，根据变压器励磁电感的伏秒平衡，C_b的直流电压等于VI2端压的直流成分。

图4-142 隔离型全桥Buck变流器

图4-143 隔离型全桥Buck变流器的波形

图4-144 隔离型半桥Buck变流器