1. 基本斬波電路
1.1 降壓斬波
課本P120
V導通，電源E向負載供電，負載電壓u0=E，負載電流按指數規律上升。
V關斷，負載電流經二極管VD續流，負載電壓近似為零，負載電流呈指數曲線下降。
為使負載電流連續且脈動小，通常串聯的電感L值較大。
式5-1
\[{U_0} = \frac{{{t_{on}}}}{T}E = \alpha E\]
模型：
- 輸入電壓：200V；
- 觸發占空比：70%；
- 開關頻率：1000Hz；
- 負載：5Ω，0.01H，80V反電勢；
- 輸出電壓均值：138.8。（計算值200×70%=140）
波形：
輸出電流：
式5-9、5-10：
\[{I_{10}} = \left( {\frac{{{e^{\alpha \rho }} - 1}}{{{e^\rho } - 1}} - m} \right)\frac{E}{R}\]
\[{I_{20}} = \left( {\frac{{1 - {e^{ - \alpha \rho }}}}{{1 - {e^{ - \rho }}}} - m} \right)\frac{E}{R}\]
這里：
\[\alpha = 0.7\]
\[m = \frac{{{E_m}}}{E} = 0.4\]
\[\tau = \frac{L}{R} = 0.002\]
\[T = 0.001\]
\[\rho = \frac{T}{\tau } = 0.5\]
| 計算值 | 測量值 | |
| 電流最大值 | 14.02 | 13.85 |
| 電流最小值 | 9.84 | 9.55 |
1.2 升壓斬波
課本P123
V處於通態時，電源E向電感L充電，充電電流基本恆定，同時電容C向負載放電。
當V處於斷態時E和L共同向電容C充電同時向負載提供能量。
式5-21：
\[{U_0} = \frac{T}{{{t_{off}}}}E = \frac{1}{\beta }E\]
其中，$\beta = 1 - \alpha $。
模型：
- 輸入電壓：100V；
- 觸發占空比：50%；
- 開關頻率：10000Hz；
- 電感：1e-3H；
- 電容：2e-5F；
- 電阻：50Ω；
- 輸出電壓均值：197.6V。（計算值100/0.5=200V）
波形：
1.3 升降壓斬波
課本P127
V通態，電源E經V向電感L供電，使其儲存能量，同時電容C向負載供電。
V斷態，電感L中的能量向負載釋放，負載電壓極性為上負下正。
模型：
- 電源電壓：100V；
- 觸發占空比：50%；
- 開關頻率：1000Hz；
- 電感：5e-03；
- 電容：1e-3F；
- 電阻：5Ω。
波形：
| u0計算值 | u0測量值 | |
| $\alpha = {25^ \circ }$ | -33.3 | -31.99 |
| $\alpha = {50^ \circ }$ | -100 | -97.17 |
| $\alpha = {75^ \circ }$ | -300 | -286.5 |
1.4 電流可逆斬波電路
課本P129
V1和VD1構成降壓斬波電路，用電源向直流電動機供電，電動機電動運行，工作於第1象限；V2和VD1構成升壓斬波電路，把直流電動機的動能轉變為電能反饋到電源，是電動機作再生制動運行，工作於第2象限。
模型：
波形：
2. 多相多重斬波電路
課本P131
三相三重斬波電路相當於由三個降壓斬波電路並聯而成，V1、V2、V3依次導通，相位相差1/3周期，波形相同，總輸出電流為三個斬波電路單元輸出電路之和，其平均值為單元輸出電路平均值的三倍，脈動頻率也為三倍，但是總輸出電流的脈動幅值變得很小。
模型：
波形：
諧波分析：
單個單元
總電流
總電流諧波含量明顯較低。
3. 帶隔離的直流直流
3.1 正激
課本P132
開關S開通后，變壓器繞組W1兩端的電壓為上正下負，與其耦合的繞組W2兩端的電壓也是上正下負；因此VD1處於通態，VD2斷態，電感L的電流逐漸增長。
S關斷后，電感L通過VD2續流，VD1關斷，L的電流逐漸下降。S關斷后變壓器的勵磁電流經繞組W3和VD3流回電源。所以S關斷后承受的電壓為${u_S} = \left( {1 + \frac{{{N_1}}}{{{N_3}}}} \right){U_i}$。
式5-52：
\[\frac{{{U_o}}}{{{U_i}}} = \alpha \frac{{{N_2}}}{{{N_1}}}\]
模型：
- N1:N2:N3=1:1:1；
- 輸入電壓：100V；
- 占空比：40%；
- 開關頻率：20000Hz；
- 電感：0.001H；
- 電容：5e-5F；
- 負載：5Ω；
- 輸出電壓：39.54V（理論值40V）。
輸出波形：
3.2 反激
課本P133
同正激電路不同，反激電路中的變壓器起着儲能元件的作用，可以看做是一對相互耦合的電感。
S開通后，VD處於斷態，繞組W1中的電流線性增長，電感儲能增加。
S關斷后，繞組W1的電流被切斷，變壓器中的磁場能量通過繞組W2和VD向輸出端釋放。S關斷后${u_S} = {U_i} + \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}}{U_o}$。
式5-53：
\[\frac{{{U_o}}}{{{U_i}}} = \frac{\alpha }{{1 - \alpha }}\frac{{{N_2}}}{{{N_1}}}\]
模型：
占空比40%，輸入100V，輸出63.82V（理論值66.66V）。
波形：
3.3 半橋
課本P134
在半橋電路中，變壓器一次側的兩端分別連接在電容C1和C2的中點和開關S1和S2的中點。電容C1和C2的中點電壓為Ui/2。S1和S2的交替導通，是變壓器一次側形成幅值為Ui/2的交流電壓。
改變開關的占空比，就可以改變二次側整流電壓ud的平均值，也就改變了輸出電壓Uo。
S1導通時，二極管VD1處於通態，S2導通時，二極管VD2處於通態，當兩個開關都關斷時，變壓器繞組W1中的電流為零，根據變壓器的磁動勢平衡方程，繞組W2和W3中的電流大小相等、方向相反，所以VD1和VD2都處於通態，各分擔一半的電流。
S1或S2導通時電感電流逐漸上升，兩個開關都關斷時，電感L的電流逐漸下降。
式5-54：\[\frac{{{U_o}}}{{{U_i}}} = \alpha \frac{{{N_2}}}{{{N_1}}}\]
模型：
- 輸入：100V×2個；
- 占空比：50%；
- 輸出電壓：29.41V（理論值30V）。
3.4 全橋
全橋電路中的逆變電路由四個開關組成，互為對角的兩個開關交替導通，而同一側半橋上下的兩個開關交替導通，將直流電壓逆變成幅值為Ui的交流電壓，加載變壓器一次側。
改變開關的占空比，就可以改變整流電壓ud的平均值，也就改變了輸出電壓Uo。
S1與S4開通后，二極管VD1和VD4處於通態，電感電流逐漸上升；S2和S3開通后，二極管VD2和VD3處於通態，電感電流也上升。
當四個開關都關斷時，四個二極管都處於通態，各分擔一半的電感電流，電感L的電流逐漸下降。
式5-55：\[\frac{{{U_o}}}{{{U_i}}} = 2\alpha \frac{{{N_2}}}{{{N_1}}}\]
模型：
- 輸入電壓：200V；
- 變壓比：2:1；
- 占空比30%；
- 輸出電壓58.29V（理論值60V）。
波形：
