【正文】 L為負(fù)值，然后在Q1導(dǎo)通、Q2關(guān)斷整個(gè)階段，輸入電壓經(jīng)過(guò)Q1和電感L放電，電流有恢復(fù)正向流動(dòng)的趨勢(shì)，IL反向電流減小。但是因?yàn)轵?qū)動(dòng)電壓占空比很小，直到Q1導(dǎo)通結(jié)束時(shí)，電流IL還沒(méi)有恢復(fù)到正向，此后Q1又關(guān)斷，Q2又導(dǎo)通，電流在還沒(méi)有恢復(fù)到正向的情況下，又開(kāi)始反向增大。以此類(lèi)推，輸出電流IL在Q1與Q2的交替導(dǎo)通與關(guān)斷中，不斷反向增大，導(dǎo)致啟動(dòng)結(jié)束時(shí)，輸出的反向電流很大，理論分析輸出電流IL波形如圖29所示。圖29 輸出電流理論波形 從圖中可以 看出，剛開(kāi)機(jī)階段，電路輸出電流為正，由于占空比較小，正向電流只維持非常短的時(shí)間，此后電流會(huì)反向流動(dòng)，并逐漸反向增大，這種情況下，如果不能及時(shí)采取措施限制反向電流，極有可能對(duì)電路造成很大影響。 預(yù)偏置開(kāi)機(jī)問(wèn)題的PSpice 軟件模擬buck變換器的PSPICE環(huán)境下的仿真電路如圖30所示。開(kāi)關(guān)管QQ2驅(qū)動(dòng)電壓波形如圖3圖32所示。 圖30 PSpice 中buck變換器原理圖圖30所示電路中，Q1為變換器主開(kāi)關(guān)管，Q2為續(xù)流開(kāi)關(guān)管，Q1和Q2的驅(qū)動(dòng)脈沖占空比之和為1，L1為輸出電感，流過(guò)電感的電流為輸出電流IL。tu 圖31 Q1驅(qū)動(dòng)電壓波形如圖31所示，開(kāi)機(jī)時(shí)，主開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)脈沖占空比非常小，每個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間較短，大部分時(shí)間處于關(guān)斷狀態(tài)。如圖32所示，續(xù)流開(kāi)關(guān)管Q2的驅(qū)動(dòng)脈沖占空比較大，每個(gè)周期內(nèi)大部分處于導(dǎo)通狀態(tài)。由于預(yù)偏置電壓的存在，續(xù)流開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間很長(zhǎng)，導(dǎo)致預(yù)偏置電壓通過(guò)續(xù)流開(kāi)關(guān)管放電，出現(xiàn)反向電流。tu 圖32 Q2驅(qū)動(dòng)電壓波形圖33是PSPICE軟件下BUCK變換器有預(yù)偏置電壓時(shí)的輸出電流波形，其中IL為流過(guò)變換器輸出電感的輸出電流。 tIL 圖33 預(yù)偏置時(shí)buck變換器輸出電流波形由圖中可以看到，初始階段，電流從零逐漸正向增加，很快又減小，直至減至負(fù)值4A左右，此后電流有所上升，但仍反向，之后繼續(xù)反向增大， 在350us時(shí)，已達(dá)到8A左右。曲線總體趨勢(shì)為下降，與圖29所示理論曲線相吻合。 過(guò)大的反向電流可能會(huì)引起電路中元器件劇烈發(fā)熱，大大縮短直流直流變換器的使用壽命，燒毀器件和負(fù)載設(shè)備，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至引起元器件絕緣等功能喪失，造成安全隱患， 對(duì)工業(yè)、科研生產(chǎn)都會(huì)產(chǎn)生不利影響[15]。 鑒于以上種種弊端，應(yīng)設(shè)法阻止輸出電流的層層累積效應(yīng)，以保護(hù)電路和設(shè)備。在電路中增設(shè)脈沖阻止電路，通過(guò)脈沖阻止電路檢測(cè)到輸出存在反向電流時(shí)，阻止直流直流變換器中的導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)傳遞至功能開(kāi)關(guān)管， 從而阻止功能開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通，功能開(kāi)關(guān)管為直流直流變換器中的續(xù)流開(kāi)關(guān)管，阻止了開(kāi)關(guān)管中反向電流不斷增大，將反向電流限制在較小的程度，避免了直流直流變換器中的器件因應(yīng)力過(guò)大而失效的現(xiàn)象，保護(hù)了元器件和設(shè)備，延長(zhǎng)了直流直流變換器的使用壽命。其示意圖如圖34所示： 直流直流變換器 脈沖阻止電路 圖34 脈沖阻止電路示意圖 添加簡(jiǎn)單脈沖阻止電路 圖35所示電路為添加了簡(jiǎn)單脈沖阻止電路的BUCK變換器電路圖。圖35添加脈沖阻止電路后的buck電路 其中Q3為阻斷開(kāi)關(guān)管，TX1為電流互感器，一端與阻斷開(kāi)關(guān)管Q3的柵極相連，一端和Q3的源極以及Q2的柵極相連，阻斷開(kāi)關(guān)管Q3的漏極和續(xù)流開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通信號(hào)相連，TX1用于檢測(cè)Q1中是否存在反向電流，當(dāng)電流傳感器檢測(cè)到電感L中有反向電流時(shí)，Q3柵源極反向偏置，Q3關(guān)斷，阻止續(xù)流開(kāi)關(guān)管Q2導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)脈沖傳至續(xù)流開(kāi)關(guān)管Q2。由于脈沖阻止電路防止了反向的電感電流IL的逐漸積累，因此buck變換器預(yù)偏置條件下開(kāi)機(jī)后的最大反向電流也就被限制在較小的范圍內(nèi)，如圖36所示。ILt圖36添加脈沖阻止電路后buck電路的輸出電流波形圖從圖36中可以看到，電路中增加了脈沖阻止電路以后，輸出最大反向電流幅值不超過(guò)3A，輸出電流逐漸積累變大的趨勢(shì)被很好的遏制。 添加改進(jìn)的脈沖阻止電路 雖然添加簡(jiǎn)單脈沖阻止電路可以有效遏制反向電流循環(huán)增大，然而被遏制的輸出電流仍然處在安培級(jí)，對(duì)于很多負(fù)載來(lái)說(shuō)，電流仍然太大，所以在脈沖阻止電路的基礎(chǔ)上，要使輸出電流幅值變小到負(fù)載的安全電流。對(duì)圖35進(jìn)行分析可知，阻斷開(kāi)關(guān)管Q3關(guān)斷的快慢會(huì)直接影響到輸出電流的最大幅值，因此，若使阻斷開(kāi)關(guān)管Q3在TX1檢測(cè)到反向電流時(shí)能迅速關(guān)斷，則輸出反向電流幅值就會(huì)很小，以此思路為準(zhǔn)，將TX1輸出端均設(shè)置電壓放大電路，目的是使TX1檢測(cè)到有很小的反向電流時(shí)，即有很大的關(guān)斷電壓將阻斷開(kāi)關(guān)管Q3迅速關(guān)斷，達(dá)到減小輸出反向電流的作用，電路原理圖如圖37所示。 其中，TX1為電流互感器，用以檢測(cè)輸出電流IL，當(dāng)檢測(cè)到輸出電流反向時(shí)予以動(dòng)作處理。在TX1輸出端子上以運(yùn)放UA741為中心元件，設(shè)置運(yùn)放電路，使兩端子電位均放大9倍，則端子間電壓亦放大9倍，使脈沖阻止電路的靈敏度提高，靈敏度提高后，輸出電流波形如圖38所示。采用圖37所示的改進(jìn)電路后，靈敏度顯著提高，輸出反向電流值很小時(shí)，電路就可以檢測(cè)到，繼而在阻斷開(kāi)關(guān)管柵源極間加上關(guān)斷電壓，關(guān)斷阻斷開(kāi)關(guān)管Q3，使續(xù)流開(kāi)關(guān)管Q2的導(dǎo)通脈沖無(wú)法傳遞至續(xù)流開(kāi)關(guān)管，從而阻止了續(xù)流開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通，破壞反向電流循環(huán)增大的回路，使預(yù)偏置電壓無(wú)法持續(xù)放電，有效降低了反向電流的幅值，如下圖所示。 圖37添加改進(jìn)脈沖阻止電路后的buck電路t IL 圖38改進(jìn)后buck 變換器的輸出電流波形如圖所示，IL為輸出電感L1上流過(guò)的輸出電流，從圖中可以看出，之所以會(huì)出現(xiàn)正向電流，是因?yàn)楦倪M(jìn)后，在出現(xiàn)很小的反向電流時(shí)，阻斷開(kāi)關(guān)管即關(guān)斷，使續(xù)流開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通脈沖信號(hào)無(wú)法傳至續(xù)流開(kāi)關(guān)管Q2，Q2關(guān)斷，使Q1提前導(dǎo)通，反向電流經(jīng)Q1向電源充電，反向電流減小到零后，開(kāi)始正向增加。仿真結(jié)果：采用如圖37所示的脈沖阻止電路后，直流變換器有預(yù)偏置電壓時(shí)輸出的反向電流被限制在了很小的范圍內(nèi)，其PSpice仿真電路圖如圖37所示，采用圖37所示電路時(shí)，輸出電流仿真結(jié)果如圖39，從圖中可以看出，輸出的反向電流幅值非常小，能夠保證變換器和負(fù)載的安全性能。 第五章 結(jié)論 隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息技術(shù)的快速發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源已廣泛應(yīng)用在了各種電類(lèi)產(chǎn)品中，作為電類(lèi)產(chǎn)品供電的核心模塊，在各類(lèi)產(chǎn)品的應(yīng)用過(guò)程中，直流開(kāi)關(guān)電源也產(chǎn)生了各種各樣的實(shí)際問(wèn)題。 本文是在掌握開(kāi)關(guān)電源基本原理的基礎(chǔ)上，對(duì)開(kāi)關(guān)電源實(shí)際供電過(guò)程中，輸出有預(yù)偏置電壓時(shí)出現(xiàn)反向電流這一現(xiàn)象進(jìn)行分析與探索，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，在開(kāi)關(guān)電源主電路設(shè)置有軟啟動(dòng)時(shí)，開(kāi)機(jī)階段，變換器占空比非常小，導(dǎo)致預(yù)偏置電壓相對(duì)較大，從而產(chǎn)生了反向電流且逐漸增大，本文通過(guò)增設(shè)脈沖阻止電路，在檢測(cè)到輸出有反向電流時(shí)，阻止續(xù)流開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通信號(hào)傳至續(xù)流開(kāi)關(guān)管，從而限制了反向電流的幅度。為了提高精度，進(jìn)一步減小反向電流的幅值，可以在電流互感器輸出端上增設(shè)電壓放大電路，使電流互感器檢測(cè)到較小的反向電流時(shí)即阻斷導(dǎo)通信號(hào)傳至續(xù)流開(kāi)關(guān)管，即提高了精度?；赑SPICE的仿真結(jié)果很好的驗(yàn)證了理論的分析的結(jié)果。不足之處: ，輸出電流仍有一定的反向電流存在，沒(méi)能完全避免出現(xiàn)反向電流； ，沒(méi)能充分利用該反向電流，造成一定附加損耗； ，沒(méi)有制作成品電路進(jìn)行實(shí)物測(cè)量。 致謝歷時(shí)將近三個(gè)月的時(shí)間終于將這篇論文寫(xiě)完，在論文的寫(xiě)作過(guò)程中遇到了無(wú)數(shù)的困難和障礙，尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師，他對(duì)我進(jìn)行了無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助我進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)，在此向程老師表示衷心的感謝！對(duì)曾經(jīng)幫助和指導(dǎo)過(guò)我的各位老師表示最衷心的感謝！本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者，如果沒(méi)有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫(xiě)作。感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫(xiě)論文的過(guò)程中給予我了很多寫(xiě)作素材和靈感，還在論文的撰寫(xiě)和排版的過(guò)程中提供熱情的幫助。由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫(xiě)論文難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師和朋友批評(píng)和指正！ 參考文獻(xiàn)[1] 周志敏， .北京：人民郵電出版社，2003[2]，2011.[3] ：人民郵電出版社，2010 [4] ：航空工業(yè)出版社，1999[5]（美）瑪尼克塔拉(Maniktala,),，2006[6] 鄭國(guó)川，：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2004 [9] . 北京：科學(xué)出版社，2001[7]：科學(xué)出版社，2013[8]阮新波,:科學(xué)出版社,2000[9]沙占友，王彥朋， .中國(guó)電力出版社，2009[10]鄭國(guó)川，：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2004[11]：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2004[12]楊德剛，趙良炳．軟開(kāi)關(guān)技術(shù)回顧與展望[J]．電力電子技術(shù)，1998[13]盧紅．IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)與應(yīng)用技術(shù)[J]．電力電子技術(shù)，1993[14] Suzuki, M. 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