直流-直流（DC-DC）变换电路

直流-直流（DC-DC）变换电路，可以将一种直流电源经过变换电路后输出另一种具有不同输出特性的直流电源，可以是一种固定电压或可调电压的直流电。按照电路拓扑结构的不同，DC-DC变换电路可以分成两种形式，不带隔离变压器的DC-DC变换电路和带隔离变压器的DC-DC变换电路。其中，在实际应用中使用最多的当属带隔离变压器的DC-DC变换电路。

图1 DC-DC变换电路分类

不带隔离变压器的DC-DC变换电路又称为直接直流变换电路，也是常说中的直流斩波电路，它的功能是将直流电直接变换为另一种固定电压或可调电压的直流电，其中输入与输出之间不进行隔离。这种形式的直流变换电路包括：降压（Back）变换电路、升压（Boost）变换电路、升降压（Back-Boost）电路、丘克（Cuk）变换电路等，如图1所示。

带隔离变压器的DC-DC变换电路又称为间接直流变换电路，它是在变换电路中增加了交流环节，在交流环节中增加了变压器，实现了输入与输出之间的隔离。因此也称带隔离变压器的DC-DC变换电路为直-交-直变换电路。这种形式的直流变换电路包括：反激式（Flyback）变换电路、正激式（Forward）变换电路、推挽式（Push-Pull）变换电路、桥式（Bridge）变换电路等，如图1所示。

其中，降压（Buck）和升压（Boost）变换电路是最基本的两种电路拓扑形式。DC-DC变换电路的主要功能是变换直流电压等级，隔离变压器则根据实际需要选取，它基本的作用是实现输入与输出之间的电气隔离，也可以更好的保护电路。

在实际应用中，无论选取哪一种DC-DC变换电路，主回路使用的元件均是半导体器件，如电感（L）、电容（C），电感、电容是储能元件。目前使用的开关器件主要有IGBT、MOSFET以及二极管等。DC-DC变换电路的基本原理是通过控制开关器件的通断，使带有滤波器的负载线路与直流电源一会接通，一会断开，进而可以在负载上得到另一等级的直流电压。

举个例子看下效果：下面是不带隔离变压器的降压（Buck）变换电路，实现直流电200V到50V的降压变化。其中，输入直流电压Ud=200V，根据图2 和图3可以看出，经过降压变换电路后，输出电压Uo=50V。

图2 降压（Buck）变换电路MATLAB仿真

图3 输入电压Ud、输出电压Uo的MATLAB仿真图

降压（Buck）变换电路的具体设计过程下期进行详细解答，欢迎大家关注+收藏！

参考文献：

电力电子技术第5版-王兆安、刘进军

电力电子应用技术的MATLAB仿真-林飞、杜欣