【正文】 在 Q1或 Q2導(dǎo)通期間，變壓器副邊繞組中感應(yīng)電勢為 vw2，電壓脈沖寬度決定于 Q1或 Q2的導(dǎo)通時間 ton，幅值為 ，為一交流電。如果 Q1和 Q2 導(dǎo)通時間分別大于 T/4，則在感性負(fù)載時，輸出電壓 VO為 180o的交變方波，不再受 Q1和Q2 導(dǎo)通時間的影響。 ? 1)推挽逆變器 ? Q1和 Q2 180o互補導(dǎo)通工作 ? 圖 523a、 b是和 180o互補導(dǎo)通工作時的波形。 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)強度 Br較大時使用圖 521進行復(fù)位。強迫復(fù)位法線路較為復(fù)雜。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迫鐵芯的磁狀態(tài)復(fù)位。 ? 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。此時整流管 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。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。電流連續(xù)時， Flyback變換器有兩種開關(guān)狀態(tài)，如圖 515a、 b所示。 ? 2)不連續(xù)狀態(tài) ? 當(dāng) Q的截止時間 toff比繞組 N2中電流 is衰減到零所需的時間更長時： 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、次級電流、磁通及初級電壓波形 ? 即 t=T時刻，繞組中的電流和變壓器的磁通早已衰減到零，在下一個周期 Q重新導(dǎo)通時，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。 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。 ? 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 峰脈動電壓。Q導(dǎo)通期間，電感電流從零開始增長，其增長量為： ? Q截止后，電感電流線性下降，并在 時刻下降到零，即： ? 因此有： ? 式中 ，電感電流斷續(xù)時 ? 若 t=toff時電流恰好等于零 : ? 兩邊各自相加后除以 2得 ? 電感電流臨界連續(xù)時的平均值 BUCKBOOST電路 MATLAB仿真 C o n t i n u o u sp o w e r g u iv+V o l t a g e M e a s u r e m e n t 1v+V o l t a g e M e a s u r e m e n tS e r i e s R L C B r a n chS co p eRP u l s eG e n e r 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都很大。 ? 在 ton期間內(nèi)電感電流的增量為： ? 狀態(tài) 2： Q關(guān)斷 ? 在 t=ton時刻， Q關(guān)斷，由于電感中電流不能突變， L上呈現(xiàn)的感應(yīng)電勢 ,當(dāng)該感應(yīng)電勢超過輸出電壓 VO時，二極管導(dǎo)通，電感 L上存儲的能量通過 D向負(fù)載和電容 C釋放，補充了電容 C在 ton期間損失的能量，負(fù)載電壓極性與輸入電壓極性相反，等效電路如圖 59c所示，波形如圖 510a所示。 ? 濾波電容上的電壓等于輸出電壓，電容兩端的電壓變化量實際上就是輸出電壓的紋波電壓， 的波形如圖 58a所示。確定導(dǎo)線必須計算電流有效值（ RMS） ,電感電流有效值由下式給出： ? ? 由電流有效值確定導(dǎo)線截面積，由工作頻率確定穿透深度（當(dāng)導(dǎo)線為圓銅導(dǎo)線時，穿透深度為： ），然后確定線徑和導(dǎo)線根數(shù)。 ? 開關(guān)管可選方案： MOSFET、 IGBT、 GTR。這三種工作狀態(tài)對應(yīng)三種不同的電路結(jié)構(gòu)，如圖 52b、 c、 d所示。 ? 由于濾波電容上的電壓等于輸出電壓，電容兩端的電壓變化量實際上就是輸出電壓的紋波電壓 ， 的波形如圖 56a所示。電感電流連續(xù)時， Buck變換器存在兩種開關(guān)狀態(tài)；電感電流斷續(xù)時， Buck變換器存在三種開關(guān)狀態(tài)；如圖 55b、 c、 d所示。指當(dāng)負(fù)載在 0100%額定電流范圍內(nèi)變化時，輸出電壓的變化量與輸出電壓額定值的比值。 5）按輸入輸出電壓大小劃分。脈寬調(diào)制與頻率調(diào)制相比具有明顯的優(yōu)點，目前在 DCDC變換中占據(jù)主導(dǎo)地位。 ? 由于電力半導(dǎo)體器件工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，它所產(chǎn)生的電流和電壓會通過各種耦合途徑，產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾和輻射干擾。兩種模式的電源方塊圖如圖 53a和圖 53b所示。這些使 DCDC變換技術(shù)變得更加重要。第 5章 DCDC變換技術(shù) ? 167。目前， DCDC變換器在計算機、航空、航天、水下行器、通信及電視等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同時，這些應(yīng)用也促進了 DCDC變換技術(shù)的進一步發(fā)展。 LRLIsV CEv?? LRLIsV CEv??oV oV??? ?a b圖 51 a 線性調(diào)節(jié)器模式 b 等效電路 LRLIsV CEv?? LRLIsVoV oV??? ?a b sV oVon閉 合off斷 開 tc圖 52a開關(guān)調(diào)節(jié)模式圖 52b等效電路圖 52c輸出電壓 a 線性模式電源框圖 b 開關(guān)模式電源 (SMPS: Switchmode power supply)框圖圖 53線性電源和開關(guān)電源框圖 ? 開關(guān)調(diào)節(jié)模式與線性調(diào)節(jié)模式相比具有明顯的特點： ? 功耗小、效率高。目前，許多國家包括我國對電子產(chǎn)品的電磁兼容性和電磁干擾制定了許多強制性標(biāo)準(zhǔn)，任何電子產(chǎn)品如果不符合標(biāo)準(zhǔn)不得進入市場。還有混合式，即在某種條件下使用脈寬調(diào)制（ PWM），在另一條件下使用頻率調(diào)制（ PFM）?？煞譃榻祲盒秃蜕龎盒?。 ? 源效應(yīng)是指當(dāng)輸入電壓在規(guī)定范圍內(nèi)變化時，輸出電壓的變化量與輸出電壓額定值的比值。 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 : 5 A u g 20 00 S h e e t o f F i l e : D : \ l i c i r c u i t \ l i ho n g. d db D r a w n B y :QDLC ZVd ucaQDLC ZVd uccQDLC ZVd ucbQDLC ZVd ucdiCioioioioQ 導(dǎo)通Q 關(guān)斷 Q 關(guān)斷時電感電流為零B u c k 電路圖LiLiLi圖 55 Buck變換器原理圖及不同開關(guān)狀態(tài)下的等效電路圖 ? 將圖 56所示的方波信號加到功率半導(dǎo)體器件的控制極，功率半導(dǎo)體器件在控制信號激勵下，周期性的開關(guān)。 ? 因為 ，當(dāng) 時， C充電，輸出電壓 vo升高；當(dāng) 時， C放電，輸出電壓 vo下降，假設(shè)負(fù)載電流 io的脈動量很小而可以忽略，則 ，即電感的峰峰脈動電流 即為電容 C充放電電流。 ? Q導(dǎo)通期間，電感電流從零開始增長，其增長量為 ? Q截止后，電感電流從最大值線性下降，在 時刻下降到零，其減小量為： ? 電感電流增長量和電感電流減小量在穩(wěn)態(tài)時應(yīng)相等： ? 電感電流連續(xù)時， ，電感電流斷續(xù)時， 。 ? 占空比選擇。 Boost電路 ? Boost電路如圖 57a所示，等效電路如圖 57b所示，工作波形圖如圖 58所示。若忽略負(fù)載電流脈動，則在導(dǎo)通期間電容泄放電荷量應(yīng)等于在關(guān)斷期間電容充電電荷量，反映了電容峰 峰電壓脈動量： ? 由此可知，降低紋波電壓，除與輸出電壓有關(guān)外，增大濾波電容 C可以起到顯著效果，提高電力半導(dǎo)體器件的工作頻率也能收到同樣的效果。 ? 電流按線性規(guī)律直線下降，電感電流的減少量為 ? 顯然，電路平衡時，才能保證儲能電感 L中一直有能量，才能不斷地向負(fù)載提供能量和功率。針對這一缺點，美國加州理工大學(xué)的 Slobdan Cuk教授提出了單管 Cuk變換器，該變換器使用了兩個電感，一個在輸入端，一個在輸出端，從而減小了電流脈動。假設(shè)負(fù)載電流的脈動量很小而可以忽略，即電感的峰 峰脈動電流即為電容充放電電流。 BOOST變換器只有一個電感， Flyback變換器是耦合電感，對原邊繞組的自感來講，它的電流不可能連續(xù)，因為功率晶體管斷開后電流必然為零，這時必然在次級繞組的自感中引起電流，故對 Flyback變換器來講，電流連續(xù)是指變壓器兩個繞組的合成安匝在一個開關(guān)周期中不為零，與此相反即為電流斷續(xù)。電流斷續(xù)時有三種