什么是变换器

变换器，是将信源发出的信息按一定的目的进行变换。现在应用最多的是矩阵式变换器，是一种交－交电源变换器，相当于一个变频器。

变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压，将高压电（低压电）变成低压电（高压电）。

互感器是按比例变换电压或电流的设备，将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于量测或保护系统。

1、变换效率低：开关电容变换器的变换效率较低，一般只有50～70%，有的甚至只有30%，这是由于它的损耗较大造成的。

2、输出电压不稳定：开关电容变换器的输出电压受负载变化的影响较大，当负载变化时，输出电压会发生较大的变化，这对于精密仪器的使用不利。

3、受环境温度影响大：开关电容变换器的输出电压受环境温度的影响较大，当环境温度变化时，输出电压也会发生变化，这对于精密仪器的使用不利。

4、噪声大：开关电容变换器的噪声较大，这是由于它的开关频率较高，而且它的开关损耗也较大，所以它的噪声也较大。

整流器的作用是将交流电压变成直流电压。逆变器与整流器相反，它的功能是将直流电压变为交流电压。变换器既包含整流又包含逆变。它是整流与逆变的综合，如果先整流后逆变就是交流变换器，如果先逆变后整流就是直流变新气象器。变换主要是电压或频率的需要。变换器可以产生不同数值的电压或频率，满足负载要求，并减小变压器，滤波电感的体积和噪声。

整流器用于浮充供电或蓄电池供电，或其他供电。逆变器用于铃流发生器或交流停电电源。变换器用于直流代伸展或交流变频

基本都是一个概念，说法不同。降压转换器、降压变换器或降压稳压器，它是一种DC-DC 转换器，因此它使用几个晶体管开关和一个电感器来完成任务。上图显示了一个典型的降压转换器电路。

它与升压转换器非常相似，但电感和晶体管的位置是切换的。上述电路中显示的开关通常是功率电子开关，如 MOSFET、IGBT 或 BJT。开关将通过使用 PWM 信号进行切换（打开和关闭）。

降压转换器的工作方式与PWM“调光”的工作方式略有相似。我们都听说过用 PWM 信号调暗灯光。小占空比意味着负载看到的平均电压很小，当占空比很高时，平均电压也很高。

但平均电压不是我们需要的——原始 PWN 信号在高压电平和地之间振荡，这是没有敏感负载（如微控制器）想要的。当然，将 RC 滤波器连接到方波源可以使输出干净。滤波器的电压电平取决于 PWM 信号的占空比——占空比越高，输出电压越高。

所以现在我们有一个干净的输出电压。下图显示了蓝色的原始 PWM 信号和红色和紫色的滤波输出。

我们现在可以简单地将其用作降压转换器，但有一个主要缺点 - RC 滤波器中的电阻器会限制电流并以热量的形式浪费能量，这并不比线性稳压器示例好。

为了解决这个问题，我们求助于另一种类型的电压滤波器，即 LC 滤波器，它的作用与 RC 滤波器相同，但将 R 替换为 L，换句话说，将电阻器替换为电感器。电感器抵抗电流的变化，电容器抵抗电压的变化，这导致输出是平滑的直流。

现在我们有了一个转换器，它能够降低直流电压并有效地做到这一点！

降压转换器的工作过程

降压转换器的工作可以分解为几个步骤。

第1步：

开关打开，让电流流向输出电容器，为它充电。由于电容器两端的电压不能立即上升，并且由于电感器限制了充电电流，因此开关周期期间电容器两端的电压不是电源的全电压。

第2步：

开关现在关闭。由于电感器中的电流不会突然变化，因此电感器会在其两端产生电压。当开关关闭时，允许该电压对电容器充电并通过二极管为负载供电，从而在整个开关周期内保持电流输出电流。

这两个步骤每秒不断重复数千次，从而产生连续输出。

发送变换器的作用广泛应用于远程及数据通讯、计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济的各行各业。

发送变换器所谓电力电子变换器实际就是变频器，通过改变逆变器的输出频率来调节输出的电能，现在应用较多的是脉冲整流器，也叫PWM整流器，可以实现能量双向流动。

变换器高功率因数半桥式变换器：

发送变换器半桥式变换器有一个桥二极管单元来提供电流路径，通过功率因数提高单元传输能量到电压平滑电容器。电压平滑电容器储存由桥二极管单元所提供的能量。开关单元有两个开关与电压平滑电容器的两端间串联。

发送变换器其中功率因数提高单元供给开关的公共连接点电压，构成转换单元反馈到输入电容器的公共连接点，为了依据输入电压值改变输入电流。减少半桥式变换器在开关单元中的导通损耗提高输入端的功率因数。

直流变换器按输入与输出间是否有电气隔离可分为两类：没有电气隔离的称为不隔离的直流变换器，有电气隔离的称为有隔离的直流变换器。

不隔离的直流变换器按所用有源功率器件的个数，可分为单管、双管和四管三类。单管直流变换器有六种，即降压式(Buck)变换器、升压式(Boost)变换器、升降压式(Buck/Bomt)变换器、Cuk变换器、Zeta变换器和Sepic变换器等。在这六种单管变换器中，降压式和升压式变换器是最基础的，另外四种是从中派生的。双管直流变换器有双管串接的升降压式(Buck/tk)0st)变换器。全桥直流变换器(Full-bddge converter)是常用的四管直流变换器。

有隔离的直流变换器也可按所用有源功率器件数量来分类。单管的有正激式(For—ward)和反激式(Flyback)两种。双管有双管正激(Double transistor forward converter)、双管反激(Double transistor flyback converter)、推挽(Push—pull convener)和半桥(Half-bridgeconverter)等四种。四管直流变换器就是全桥直流变换器(Full—bridge converter)。

有隔离的变换器可以实现输入与输出问的电气隔离，通常采用变压器实现隔离，变压器本身具有变压的功能，有利于扩大变换器的应用范围。变压器的应用还便于实现多路不同电压或多路相同电压的输出。

在功率开关管电压和电流定额相同时，变换器的输出功率通常与所用开关管的数量成正比，故四管变换器的输出功率最大，而单管变换器的输出功率最小。

没有隔离的变换器可和有隔离的变换器组合得到单个变换器不具备的特性。

按能量传递来分，直流变换器有单向和双向两种。具有双向功能的充电器在电源正常时向电池充电，一旦电源中断，它可将电池电能返回电网，向电网短时间应急供电。直流电动机控制用变换器也是双向的，电动机工作时将电能从电源传递到电动机，制动时将电机电能回馈给电源。

直流变换器也可分为自激式和他控式。借助于变换器本身的正反馈信号实现开关管自持周期性开关的变换器叫做自激式变换器，洛耶尔(Royer)变换器是一种典型的推挽自激式变换器。他控式直流变换器中开关器件控制信号由专门的控制电路产生。

按开关管的开关条件，直流变换器可分为硬开关(Hard switching)和软开关(Softswitching)两种。硬开关直流变换器的开关器件是在承受电压或流过电流的情况下接通或断开电路的，因此在开通或关断过程中伴随着较大的损耗，即所谓的开关损耗(Switch—ing k)。

变换器工作状态一定时，开关管开通或关断一次的损耗也是一定的，因此开关频率越高，开关损耗就越大。同时，开关过程中还会激起电路分布电感和寄生电容的振荡，带来附加损耗，因而硬开关直流变换器的开关频率不能太高。软开关直流变压器的开关管在开通或关断过程中，或是加于其上的电压为零，即零电压开关(Zero-voltage-switch—ing，ZvS)，或是通过器件的电流为零，即零电流开关(Zero-currentswitching，ZCS)。

这种开关方式显著地减小了开关损耗和开关过程中激起的振荡，可以大幅度地提高开关频率，为变换器的小型化和模块化创造了条件。功率场效应管(MOSFET)是多子器件，有高的开关速度，但同时也有较大的寄生电容。它关断时，在外电压作用下其寄生电容充满电，如果在它开通前不将这部分电荷放掉，则将消耗于器件内部，这就是容性开通损耗。

为了减小以致消除这种损耗，功率场效应管宜采用零电压开通方式(ZVS)。绝缘栅双极性晶体管(Insulated gate bipolar transistor，IGBT)是一种复合器件，关断时的电流拖尾导致较大的关断损耗，如果在关断前使通过它的电流降为零，则可以显著地降低开关损耗，因此IGBT宜采用零电流(ZCS)关断方式。

IGBT在零电压条件下关断，同样也能减小关断损耗，但是MOSFET在零电流条件下开通并不能减小容性开通损耗。谐振变换器(ReSOnant converter，RC)、准谐振变换器(Quasiresonant converter，QRC)、多谐振变换器(Multi—resonant converter，脉C)、零电压开关删变换器(ZVS PWM converter)、零电流开关PWM变换器(ZCS PWM converter)、零电压转换(Zero-voltage。transition，ZVT)PWM变换器和零电流转换(Zero—current—transition，ZCT)删变换器等均属于软开关直流变换器。电力电子器件和零开关变换器电路拓扑的发展，促使了高频电力电子学的诞生。

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