【正文】 a t o rnode 10g md sM o s f e tD i o d eD C V o l t a g e S o u r cei+C u r r e n t M e a s u r e m e n t 3i+C u r r e n t M e a s u r e m e n t 2i+C u r r e n t M e a s u r e m e n t 1i+C u r r e n t M e a s u r e m e n tC Cuk電路 ? 由于 BuckBoost變換器的電感 L在中間，其輸入和輸出電流的脈動(dòng)都很大。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 3 S e p 200 0 S h e e t o f F i l e : D : \ l i c i r c u i t \ l i hon g. d db D r a w n B y :Q DLC2 ZVd uciC2ioQ 導(dǎo)通iL1bLCiC11 21+ Q DLC2 ZVd uciC2ioC uk 電路圖iL1aLCiC1iD1 21+ Q DLC2 ZVd uciC2ioQ 關(guān)斷iL1cLCiD1 21+ Q DLC2 ZVd ucQ 關(guān)斷時(shí)二極管電流為零dLC1 21+ 圖 511 Cuk變換器電路原理圖及等效電路 iL1IL 1m axIL 1m i nIiiL1IL 2m axIL 2m i niL2iQ+ iDvL1ttttttttttttIL 1m axiL2iQ+ iDa 電感連流連續(xù) b 電感電流斷續(xù)000000 000000tontof fTtonTt ’of fVGEVGEiQIL 1m i nVinVoVinVoIL 2m axIL 2m i niDVoVinVinVoIoIi+IoiQiDvL2圖 512 CUK變換器工作波形 ? 模式 1： Q導(dǎo)通 ? Q導(dǎo)通， L1儲(chǔ)能， C1電容上的電壓使 D反偏置，電容通過負(fù)載 Z和 L2傳輸能量，負(fù)載獲得反極性電壓， L C2儲(chǔ)能。 ? 在 toff期間， L1釋放能量， L1上的壓降 ，L1中的電流以 的速率線性下降， L1的電流減量為： ? 從輸出回路來看，在 toff期間，由于 D導(dǎo)通，L2釋放能量，則 L2上的電壓為 VO， L2中的電流以 的速率線性下降，在 toff期間，L2的電流減量為： ? 在穩(wěn)定狀態(tài)下，電感 L1電流變化量應(yīng)相等 ? L2中電流變化量應(yīng)相等 ? ? 若 C1足夠大，在導(dǎo)通 、 截止期間上的電壓可認(rèn)為近似不變（只有很小的頂降），則有 ? 假設(shè)電路中所有的器件為理想開關(guān)，即變換器無功率損耗，輸入功率等于輸出功率，負(fù)載阻抗 Z=RL，輸入平均電流 Ii即為電感 L1平均電流 IL1 ? 電感 L1電流的最大值： ? ? 電感 L1電流的最小值： ? ? 臨界電感： ? ? 輸出平均電流即電感 L2的平均電流： ? L2電感電流的最大值： ? 電感電流的最小值： ? 臨界電感： ? 下面來看電容 C2的峰 峰脈動(dòng)電壓。 單端 DCDC變換器原理及設(shè)計(jì) ? 上一節(jié)介紹的四種基本類型的變換器加上變壓器隔離后，可以引申出各種類型的單端變換器： Buck型引申為 Forward型（單端正激）變換器； Boost型引申為 Flyback型（單端反激）變換器 。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 20 M a r 20 0 1 S h e e t o f F i l e : F : \ 李宏電路圖 \ D I S A N T U D r a w n B y :V C CTQD1CRN 1 N 2ipisVO**圖 513 Flyback變換器原理 ? 和 BOOST變換器一樣， Flyback（單端反激）變換器也有電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作方式，僅僅是連續(xù)和斷續(xù)的定義不同。此時(shí)變壓器只有副邊繞組工作， Q管截止期間流過次級(jí)繞組的電流為： ? t=T時(shí)，副邊電流 is達(dá)到最小值： ? t=T時(shí)刻， Ismin=0表示導(dǎo)通期間儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量剛好釋放完畢； Ismin0表示導(dǎo)通期間儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量還沒有釋放完； Ismin0表示導(dǎo)通期間儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量還沒有到時(shí)刻就已經(jīng)釋放完畢，事實(shí)上， Ismin不可能小于零，導(dǎo)通期間儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量釋放完畢后 Ismin=0。 ? 2)不連續(xù)狀態(tài) ? 當(dāng) Q的截止時(shí)間 toff比繞組 N2中電流 is衰減到零所需的時(shí)間更長(zhǎng)時(shí)： VbeφVbeφIp m a xIp m i nIL m i nIsm a xipistttttttttttIsm a xa 電感電流連續(xù) b 電感電流斷續(xù)00000 00000tonto f fTtonTt ’o f fipisIp m a xVN1VINOVNN21VN1OVNN21圖 515 Flyback變換器變壓器中的初、次級(jí)電流、磁通及初級(jí)電壓波形 ? 即 t=T時(shí)刻，繞組中的電流和變壓器的磁通早已衰減到零，在下一個(gè)周期 Q重新導(dǎo)通時(shí)，N1中的電流 ip和變壓器磁通都從零開始按VIN/L1的規(guī)律線性上升。 ? 導(dǎo)通期間存儲(chǔ)在變壓器重的能量為： ? 在一個(gè)周期 T的時(shí)間內(nèi)，其輸出能量為： ? 從能量守恒出發(fā)，由下式成立： ? 輸出電壓與負(fù)載阻值成正比，這就是反激式變換器必須在電路中接入固定負(fù)載的原因。電流連續(xù)時(shí)， Flyback變換器有兩種開關(guān)狀態(tài)，如圖 515a、 b所示。因此，每個(gè)周期結(jié)束時(shí)磁通必須回到原來的位置。正激變換器變壓器鐵芯的磁復(fù)位有許多方法，在輸入端接復(fù)位繞組是最常用的方法。圖 517是變換器在不同開關(guān)狀態(tài)下的等效電路。此時(shí)整流管 D1關(guān)斷，流過電感 Lf電流通過續(xù)流二極管 D2續(xù)流，復(fù)位繞組電壓： ? 變壓器原邊繞組和副邊繞組的電壓分別為： ? 此時(shí)整流管關(guān)斷，流過電感 Lf電流通過續(xù)流二極管 D2續(xù)流，顯然和 BUCK變換器類似。濾波電感電流經(jīng)續(xù)流二極管續(xù)流。 ? W1W3， Q管電壓大于 2倍輸入電壓； W1W3， Q管電壓小于 2倍輸入電壓。 VbeφiLfiW3ttttt00000tontof fTuW1VININVWW31TriMiW1IO圖 518 主要波形 Ansoft仿真 09 . 0 02 . 0 04 . 0 06 . 0 09 . 8 0 m 1 0 . 0 0 m9 . 8 5 m 9 . 9 0 m 9 . 9 5 m變壓器一次電流 ip L p 1 . I [ A ] 2 0 0 . 0 0 m3 1 . 4 01 0 . 0 02 0 . 0 09 . 8 0 m 1 0 . 0 0 m9 . 8 5 m 9 . 9 0 m 9 . 9 5 m變壓器二次電流 is 1 . 0 0 * l s . I [ A ]06 2 . 7 5 m2 0 . 0 0 m4 0 . 0 0 m9 . 8 0 m 1 0 . 0 0 m9 . 8 5 m 9 . 9 0 m 9 . 9 5 m變壓器復(fù)位繞組電流 iw 3 L p 2 . I [ A ] 9 4 5 . 0 03 0 0 . 0 4 5 0 0 . 0 0 2 5 0 . 0 009 . 8 0 m 1 0 . 0 0 m9 . 8 5 m 9 . 9 0 m 9 . 9 5 m變壓器一次繞組電壓 L p 1 . V [ V ] 5 . 0 01 . 2 5 k2 5 0 . 0 05 0 0 . 0 07 5 0 . 0 01 . 0 0 k9 . 8 0 m 1 0 . 0 0 m9 . 8 5 m 9 . 9 0 m 9 . 9 5 m功率管 ds 電壓 M O S 1 . V [ V ]? 3) 單端變換器的磁復(fù)位技術(shù) ? 使用單端隔離變壓器之后，變壓器磁芯如何在每個(gè)脈動(dòng)工作磁通之后都能恢復(fù)到磁通起始值，這是產(chǎn)生的新問題，稱為去磁復(fù)位問題。具體的磁芯復(fù)位線路可以分成兩種： ? 一種是把鐵芯殘存能量自然的轉(zhuǎn)移，在為了復(fù)位所加的電子元件上消耗掉，或者把殘存能量反饋到輸入端或輸出端；另一種是通過外加能量的方法強(qiáng)迫鐵芯的磁狀態(tài)復(fù)位。圖 519a的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度 Br比圖 519b小，圖 519a一般是鐵氧體、鐵粉磁芯和非晶合金磁芯，圖 519b一般為無氣隙的晶粒取向鎳鐵合金鐵芯。強(qiáng)迫復(fù)位法線路較為復(fù)雜。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 1 A p r 20 0 1 S h e e t o f F i l e : F : \ 李宏電路圖 \ l i ho n g. dd b D r a w n B y :T1DZD1QD2D3C1L1VVINOC2* **圖 520將變壓器鐵芯的儲(chǔ)能反饋到變換器的輸出端 ? 大功率去磁電路一般使用將變壓器鐵芯的儲(chǔ)能反饋到輸入電源或變換器輸出端。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 1 A p r 200 1 S h e e t o f F i l e : F : \ 李宏電路圖 \ l i ho n g. dd b D r a w n B y :T1DZD1QD2D3C1L1VVINOC2* **DZD1QD2D3L1VVINOC2***NNs N rrT圖 521 恒流源復(fù)位 ? 當(dāng)變壓器鐵芯中的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度 Br較大時(shí)使用圖 521進(jìn)行復(fù)位。 ? 減小漏電感主要靠工藝，耗散過電壓的能量要依靠與電感并聯(lián)的 R、 C緩沖器，或與開關(guān)并聯(lián)的 R、C緩沖器。 ? 1)推挽逆變器 ? Q1和 Q2 180o互補(bǔ)導(dǎo)通工作 ? 圖 523a、 b是和 180o互補(bǔ)導(dǎo)通工作時(shí)的波形。 ? （ ）期間， Q1導(dǎo)通，輸出電壓 VO為正， iL為正，電源能量向負(fù)載傳送；（ ）期間， iL為正，VO變負(fù)，負(fù)載向電源回饋能量，此時(shí) D2續(xù)流；（ ）期間， Q2導(dǎo)通， iL變負(fù)， VO為負(fù)，電源能量向負(fù)載傳送；（ ）期間， iL為負(fù)， VO為正，負(fù)載向電源回饋能量，此時(shí) D1續(xù)流。如果 Q1和 Q2 導(dǎo)通時(shí)間分別大于 T/4，則在感性負(fù)載時(shí)，輸出電壓 VO為 180o的交變方波，不再受 Q1和Q2 導(dǎo)通時(shí)間的影響。圖中為全波整流電路， Lf是輸出濾波電感，Cf是輸出濾波電容。在 Q1或 Q2導(dǎo)通期間，變壓器副邊繞組中感應(yīng)電勢(shì)為 vw2，電壓脈沖寬度決定于 Q1或 Q2的導(dǎo)通時(shí)間 ton，幅值為 ，為一交