20世紀(jì)60年代就已經(jīng)開始用開關(guān)型調(diào)整器代替線性調(diào)節(jié)器，它將快速通斷的晶體管置于輸入與輸出之間，通過調(diào)節(jié)通斷比例占空比來控制輸出電壓的平均值。該平均電壓由可調(diào)寬度的方波脈沖構(gòu)成，方波脈沖的平均值就是直流輸出電壓。使用lc濾波器可將方波脈沖平滑成無紋波直流輸出，其值等于方波脈沖的平均值，整個(gè)電路采用負(fù)反饋，通過檢測(cè)輸出電壓并結(jié)合負(fù)反饋控制占空比，穩(wěn)定輸出電壓不受輸人網(wǎng)壓和負(fù)載的變化影響。目前輸出負(fù)載的功率密度1～4w／in3，而且可以獲得與輸入隔離的多組輸出，它們無需工頻變壓器。有些dc／dc變換器功率密度可高達(dá)40～50w／in。

　　線性調(diào)整器最大的優(yōu)點(diǎn)是低損耗、高效率，但是它串接晶體管的高損耗使它很難在輸出大于5a的場(chǎng)合應(yīng)用，因?yàn)楦邠p耗要大體積散熱器，而大體積的散熱器及笨重的工頻變壓器與電路其他部件集成小型化不協(xié)調(diào)，輸出負(fù)載的功率密度僅為0.2～0.3w/in3，所以不適合本設(shè)計(jì)。

　　本設(shè)計(jì)采用了buck直流降壓變換器，同步整流buck變換器是高效率、低電壓大電流開關(guān)電源的一種首選拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為了實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)和高功率密度，同步整流buck變換器的輸出濾波電感要求小。

　　主電路拓?fù)鋱D如圖所示，它主要由交流整流部分、低通濾波部分、直流降壓斬波部分、有源功率因數(shù)校正（active power factor correction，apfc）部分組成（點(diǎn)劃線框內(nèi)在dsp處理器內(nèi)部程序?qū)崿F(xiàn)）。首先將電機(jī)輸出的三相反電動(dòng)勢(shì)經(jīng)過三相二極管整流橋整流為直流，經(jīng)過低通濾波電路濾去高頻紋波并穩(wěn)壓之后，再通過直流降壓斬波器控制為穩(wěn)定的直流電壓。同步整流buck直流降壓斬波器具有高效率、低電壓、大電流的特點(diǎn)，是開關(guān)電源的一種首選拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，只要輸出濾波電感值選擇較小，還可以實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)和高功率密度。

　　圖 能量釋放控制系統(tǒng)主體拓?fù)鋱D

　　以上所述拓?fù)鋱D主要由電感、電容、mosfet、二極管、放大器等組成。由電機(jī)輸出的三相電壓首先經(jīng)過三相二極管整流橋整流為脈動(dòng)的直流，然后通過電感l(wèi)1及電容c1、c2組成的低通濾波電路濾去高頻紋波并穩(wěn)壓之后，再與降壓斬波器部分mosfet irf3710的漏極d極連接，并且在mosfet的源極s極和地之間反并聯(lián)一只二極管，mosfet的柵極g極由dsp發(fā)出的控制信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)電路控制mosfet的通斷，mosfet此時(shí)工作在開關(guān)狀態(tài)。

　　通過對(duì)電壓、電流信號(hào)采樣和反饋輸入，再經(jīng)由apfc經(jīng)過運(yùn)算以后，最終通過三角波比較法生成開關(guān)管的pwm控制信號(hào)。其中，va為電壓誤差放大器，ca為電流誤差放大器，m為乘法器。在經(jīng)過mosfet之后通過的續(xù)流電感l(wèi)1值應(yīng)選稍大些，這樣可以使負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小，再經(jīng)過一個(gè)穩(wěn)壓電容，濾去高頻紋波電壓脈動(dòng)，最終獲得穩(wěn)定的直流電壓輸出。

　　斬波器只要經(jīng)過計(jì)算合理選取器件參數(shù)，便可以工作在斷續(xù)電流模式（dcm），這樣可以提高輕載時(shí)功率變換效率，避免在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，輕載導(dǎo)致電感電流變負(fù)，引起的循環(huán)能量增大，導(dǎo)通損耗增加，功率變換效率降低。臨界狀態(tài)為

　　即當(dāng)l2，小于此值時(shí)，電路工作在dcm模式，但兼顧功率因數(shù)，所以l2又不能太小。vo為輸出電壓；po為斬波器輸出功率，po=iovo；toff為開關(guān)管關(guān)斷時(shí)間。

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