单象限直流变换电路(卷名：电工)
single-quadrant DC converting circuit
常用的基本直流电压变换电路。其特点是输出电压平均值U0随控制信号而变，但电压电流平均值的极性均不能改变，负载只能向直流电源吸取电能，而无反馈电能的能力。即电路仅运行于伏安特性的一个象限中，只有单向输送功率的功能。属于这类电路的有降压型电路、升／降压型电路、升压型电路和丘克电路。前两种电路的输入电流为断续，谐波含量大；后两种电路的为连续，谐波含量小。
降压型电路 输出电压平均值u0恒低于其输入电压平均值ud的电路。其结构如图1a所示。
图中可控元件T用具有自关断能力的全控型元件表示（若采用无关断能力的普通晶闸管则需加换流电路）。由图可见，当T处于导通时，输出端有电压uD=ud（正方向如图标），二极管D反向阻断，输入电流沿T流向负载， 直流电源向负载输送电能。相反，当T处于阻断时，直流电源立即与负载脱离，输入电流id=0，直流电源不再输出电能，负载电流由原先贮藏在出端电感Ld中的磁能维持。为了避免输出电流i0产生突变，Ld的端压uL反向（正方向如图标），续流二极管D正偏导通，i0由D中流过。当可控元件T以重复频率ƒ0轮番通断时，电源向负载输送电能便时断时续，并取决于占空比D，D＝τ/Tc，其中τ为T导通时间。对输出电压进行分析，当i0为连续时，其平均值可表示为：
式中ud是入端电压平均值，Av称电路直流增益。上式表明，改变占空比D 即可改变输出电压u0。升／降压型电路 根据占空比D值的变化，输出电压平均值既可低于也可高于其输入电压平均值的电路（图1b）。图中可控元件T 也用具有自关断能力的全控型元件表示。由图可见，当T处于导通时，电感端压uL=ud，二极管D反向阻断，负载端与直流输入电源处于隔离状态，滤波电容C0 释放其电能以保持负载电流的连续，输入电流id则沿电感Ld流过并逐渐增加，Ld中磁能相应增加。当T为阻断时，输入电流id=0。为使Ld中电流iL连续，Ld端压uL反向，iL经续流二极管一部分向电容C0充电，另一部分供给负载。当可控元件T交替通断时，输出电压平均值u0取决于占空比D，且可表示为
式中，D=D0=0.5时，Av=1；D >0.5时，Av>1，电路为升压状态；D<0.5时，Av<1，电路处降压状态。与降压型电路相比，Av调节范围较宽。但由于入端电感Ld接在中间支路，出入端电流i0和id 均为断续波形。升压型电路 输出电压平均值u0恒高于输入电压平均值ud的电路（即直流增益 Av恒大于1）。电路结构如图2a所示。
由图可见，当可控元件T导通时，输入电流ƒd沿Ld流过并逐渐增长，Ld中贮能相应增加。与此同时，二极管D处于阻断状态，输出电流i0=0，出端滤波电容C0中电能向负载释放，以保证负载电流连续。当T关断时，为了维持id连续，Ld端压uL反向，二极管D导通，直流电压ud与uL串接加到输出端，故出端电压u0高于ud。与此同时，Ld中贮能沿二极管D转移到C0和负载中。当T轮番通断时，输出电压平均值u0取决于占空比D，且可表示为：
上式表明，AV>1。丘克电路 也是一种升／降压型电路。它与图1b所示电路的区别是出入端电流均为连续，所含的谐波分量也较小，主电路结构（图2b）简单。当可控元件 T导通时，二极管D截止，入端电流id增长，输入电感L1的贮能增加。与此同时，出端电流i0沿L2、C 和T流过，原来贮存在C 中的能量向负载和L2释放。当T关断而D导通时，为了维持入端电流连续，L1端压uL1反向，原先贮存在L1中的能量沿D向C 中转移。与此同时，为了维持出端电流连续，L2端压 uL2反向，原先贮藏在L2中的能量沿D向负载转移。由于电路中出入端电感L2和L1的作用，出入端电流id和id在T和D轮番通断时均保持连续。其输出电压平均值u0取决于可控元件T的占空比D，且可表示为
上式表明，丘克电路也具有升／降压功能，且L1、L2的数值越大，则出入端电流纹波越低。参考书目
B.M.Bird，K.G.King，An Introduction to Power Electronics，J.Wiley and Sons， New York，1983.
华东计算技术研究所电源研究室编著：《晶体管开关稳压电源》，人民邮电出版社，北京，1985。