【正文】 ，此時(shí)的電感量被稱為臨界電感，當(dāng)儲(chǔ)能電感 L的電感量小于臨界電感時(shí)，電感中電流就發(fā)生斷續(xù)現(xiàn)象。二極管 D被截止，等效電路如圖 55b所示，這時(shí)電感上的電壓為： ? 若 VO在這期間保持不變，則有： ? 顯然 ? 即導(dǎo)通過程的電流變化： ? 開關(guān)狀態(tài) 2： Q關(guān)斷 ? t=ton時(shí)刻， Q關(guān)斷，儲(chǔ)能電感中的電流不能突變，于是電感 L兩端產(chǎn)生了與原來電壓極性相反的自感電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)使二極管 D正向偏置，二極管 D導(dǎo)通，儲(chǔ)能電感中儲(chǔ)存的能量通過二極管 D向負(fù)載供電，二極管 D的作用是續(xù)流，這就是二極管 D被稱為續(xù)流二極管的原因。 Buck變換器原理圖如圖 55a所示。不隔離型主要有降壓式（ Buck）變換器、升壓式（ Boost）變換器、升降壓式（ BuckBoost）變換器、 Cuk變換器、 Zeta變換器、 Sepic變換器等。 4）按電力半導(dǎo)體器件在開關(guān)過程中是否承受電壓、電流應(yīng)力劃分。目前在變換中常使用脈寬調(diào)制和頻率調(diào)制兩種方式，脈寬調(diào)制 PWM（ pulse width modulation）是電力半導(dǎo)體器件工作頻率保持不變，通過調(diào)整脈沖寬度達(dá)到調(diào)整輸出電壓。還由于 DCDC變換無笨重的工頻變壓器，所以 DCDC變換體積小、重量輕。顯然晶體管功率損耗為 。 PWM控制器原理 返回 167。 帶變壓器隔離的 DCDC變換器原理167。晶體管模型可以用可調(diào)電阻 RT等效，其等效電路如圖 51b所示。由于頻率提高，使脈沖變壓器、濾波電感、電容的體積、重量大大減小，同時(shí)，由于效率提高，散熱器體積也減小。 2） 按調(diào)制方式劃分。儲(chǔ)能電感串聯(lián)在輸入輸出之間稱之為串聯(lián)型；儲(chǔ)能電感并聯(lián)在輸出與輸入之間稱之為并聯(lián)型。隔離型 DCDC變換器按電力半導(dǎo)體器件的個(gè)數(shù)可分為：?jiǎn)喂?DCDC變換器 [單端正激（ Forward）、單端反激 (Flyback)]；雙管 DCDC變換器 [雙管正激 (Double transistor forward converter)、雙管反激（ Double transistor flyback converter）、推挽電路（ Pushpull converter）和半橋電路（ Halfbridge converter）等 ]；四管 DCDC變換器即全橋 DCDC變換器（ Fullbradge converter）。 DCDC變換器的基本電路 1 、 Buck電路 ? Buck電路又稱為串聯(lián)開關(guān)穩(wěn)壓電路，或降壓斬波電路。電路穩(wěn)定狀態(tài)下的工作分析如下： ? 1）電感電流連續(xù)模式 CCM（ Continuous current mode） VGEiLIL m axIL m i nIOVGEiLIL m axIL m i nIL m i nIL m axiQiDiCvOVOttttttttttttIL m axIL m axIL m axiCvOa 電感電流連續(xù) b 電感電流斷續(xù)000000 000000IOΔ QΔ QVOtontof fT tonTt ’of f圖 56 Buck電路圖各點(diǎn)波形 ? 開關(guān)狀態(tài) 1： Q導(dǎo)通 ? t=0時(shí)刻， Q管被激勵(lì)導(dǎo)通，二極管 D中的電流迅速轉(zhuǎn)換到 Q管。 設(shè)負(fù)載阻抗 ，則電感平均電流為： ? 電感電流的最大值： ? ? 電感電流的最小值： ? 電感電流不能突變，只能近似的線性上升和下降，電感量越大電流的變化越平滑；電感量越小電流的變化越陡峭。續(xù)流二極管選用快恢復(fù)二極管，其額定工作電流和反向耐壓必須滿足電路要求，并留一定的余量。 ，電感選取一般為臨界電感的 10倍。此時(shí)流過電感的電流為： ? 顯然，只有 Q管導(dǎo)通期間（內(nèi)）儲(chǔ)能電感 L增加的電流等于 Q管截止期間（內(nèi)）減少的電流，這樣電路才能達(dá)到平衡，才能保證儲(chǔ)能電感中一直有能量，才能不斷地向負(fù)載提供能量和功率。 ? Q導(dǎo)通期間，電感電流從零開始增長(zhǎng)，其增長(zhǎng)量為： ? Q截止后，電感電流從 線性下降，并在 時(shí)刻下降到零，即： ? 式中 ，電感電流斷續(xù)時(shí) ? 若 t=toff時(shí)電流恰好等于零， ? 兩邊各自相加除以 2得 即臨界電感 ? 電感電流臨界連續(xù)時(shí)的平均值 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 10gmdsM 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 tC3 、 BuckBoost電路 ? 圖 59a 為 BuckBoost電路原理圖，它即能夠工作在 Buck型，又能夠工作在 Boost型。 ? 這樣，就可以得到高于或低于輸入電壓的任何輸出電壓。 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。 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 。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。 ? 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。因此，每個(gè)周期結(jié)束時(shí)磁通必須回到原來的位置。圖 517是變換器在不同開關(guān)狀態(tài)下的等效電路。濾波電感電流經(jīng)續(xù)流二極管續(xù)流。 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。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。 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。 ? 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。 ? （ ）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。圖中為全波整流電路， Lf是輸出濾波電感，Cf是輸出濾波