【正文】 16 零電流型準(zhǔn)諧振工作波形圖t0t1階段，開(kāi)關(guān)管Q1在t0時(shí)刻導(dǎo)通，由于電感Lr的作用，Q1在零電流下導(dǎo)通。在分析過(guò)程中，假定電感Lf很大，輸出電流為恒電流Io。調(diào)節(jié)這個(gè)時(shí)間段長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)輸出電壓，這種調(diào)節(jié)方式也是調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)周期實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，不過(guò)是Q1的關(guān)斷時(shí)間固定，不能小于t0t4時(shí)間段[9]。 t5t6階段，Q1已導(dǎo)通，iLr線(xiàn)性上升，直到t6時(shí)刻，iLr=Io，D關(guān)斷。t4t5階段，UCr箝位在零，Q1的反并聯(lián)二極管VD導(dǎo)通，iLr反向線(xiàn)性減小，直到iLr=0，這個(gè)階段結(jié)束。 t2t3階段，t2時(shí)刻，iLr=0，LrCr繼續(xù)諧振，iLr改變方向，UCr下降，當(dāng)UCr=Vin時(shí)，iLr達(dá)到反向諧振峰值，這個(gè)階段結(jié)束。t1t2階段，t1時(shí)刻VCr=Uin，UD=0，二極管D導(dǎo)通，電感Lr和電容Cr開(kāi)始諧振，開(kāi)關(guān)管VT1上的電壓UCr為正弦波，UCr上升，iLr下降。t0t1階段，開(kāi)關(guān)管VT1在t0時(shí)刻關(guān)斷，輸出電流Io流過(guò)電容Cr，對(duì)Cr充電，Cr兩端的電壓VCr線(xiàn)性上升，二極管D還是處于截止?fàn)顟B(tài)，D兩端的電壓UD下降。 圖14 零電壓準(zhǔn)諧振工作波形圖選擇開(kāi)關(guān)VT1的關(guān)斷時(shí)刻為起始點(diǎn)。 圖10 理想化波形 uioittou 圖11 軟開(kāi)關(guān)關(guān)斷過(guò)程 圖12 軟開(kāi)關(guān)開(kāi)通過(guò)程 準(zhǔn)諧振電路 （1） 零電壓準(zhǔn)諧振在基本Buck變換器電路中加入Lr、Cr，變成并聯(lián)電容型零電壓開(kāi)關(guān)，構(gòu)成零電壓型準(zhǔn)諧振Buck變換器，如下圖所示。降壓型零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振電路中，在開(kāi)關(guān)過(guò)程前后引入諧振，使開(kāi)關(guān)開(kāi)通前電壓先降到零，關(guān)斷前電流先降到零，消除了開(kāi)關(guān)過(guò)程中電壓、電流的重疊，從而大大減小甚至消除開(kāi)關(guān)損耗，同時(shí)，諧振過(guò)程限制了開(kāi)關(guān)過(guò)程中電壓和電流的變化率，這使得開(kāi)關(guān)噪聲也顯著減小。 圖5 硬開(kāi)關(guān)降壓型電路圖 圖6 硬開(kāi)關(guān)降壓型理想化波形 touipouituuiiPo 圖7 硬開(kāi)關(guān)關(guān)斷過(guò)程 圖8 硬開(kāi)關(guān)開(kāi)通過(guò)程對(duì)應(yīng)的軟開(kāi)關(guān)電路圖如圖9所示。如圖開(kāi)關(guān)損耗與開(kāi)關(guān)頻率之間呈線(xiàn)性關(guān)系，因此當(dāng)硬電路的工作頻率不太高時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗占總損耗的比例并不大，但隨著開(kāi)關(guān)頻率的提高，開(kāi)關(guān)損耗就越來(lái)越顯著。 軟開(kāi)關(guān)技術(shù)開(kāi)關(guān)分為軟開(kāi)關(guān)和硬開(kāi)關(guān)，其中硬開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)為：開(kāi)關(guān)過(guò)程中電壓、電流均不為零，出現(xiàn)了重疊，有顯著的開(kāi)關(guān)損耗。其工作波為圖4 PSM工作波形目前PSM控制方式已經(jīng)用于開(kāi)關(guān)電源，具有以下優(yōu)點(diǎn)：在負(fù)載較輕時(shí)率很高，工作頻率高，頻率特性好，功率管開(kāi)關(guān)次數(shù)少，適用于小功率電源管理IC。 （4） PSM控制 PSM調(diào)制方式是開(kāi)關(guān)電源中一種新的控制方式，稱(chēng)為脈沖跨周調(diào)制。即使負(fù)載從零激增至滿(mǎn)負(fù)載的情況下，能夠快速反應(yīng)，反之亦然。實(shí)現(xiàn)PWM和PFM的切換，也就提高了輕載和待機(jī)狀態(tài)時(shí)的電源效率。（3） PWM/PFM控制對(duì)于額定功率時(shí)工作在PWM模式的開(kāi)關(guān)電源，也可以通過(guò)切換至PFM模式提高待機(jī)效率，即固定開(kāi)通時(shí)間，調(diào)節(jié)關(guān)斷時(shí)間，負(fù)載越低，關(guān)斷時(shí)間越長(zhǎng)，工作頻率也越低。最近幾年P(guān)FM控制方式在開(kāi)關(guān)電源中使用日益增多，具有以下優(yōu)點(diǎn)：在輕負(fù)載下效率很高，工作頻率高，頻率特性好，電壓調(diào)整率高。 （2）PFM控制 PFM是一種脈沖調(diào)制技術(shù)，調(diào)制信號(hào)的頻率隨輸入信號(hào)幅值而變化，其占空比不變。對(duì)于正弦波的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到PWM波形。各PWM脈沖的幅值相等而寬度是按正弦規(guī)律變化的。N，但幅值不等且脈沖頂部不是水平直線(xiàn)而是曲線(xiàn)，各脈沖幅值按正弦規(guī)律變化。把正弦半波分成N等分，就可把其看成是N個(gè)彼此相連的脈沖列所組成的波形。上述原理稱(chēng)為面積等效原理。在采樣控制理論中有一條重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在慣性環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同，沖量即窄脈沖的面積。 電源控制技術(shù) （1） PWM控制 PWM控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。輸入電源電壓 Uin加在貯能電感 L 兩端，電感電流為 (16)功率開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通結(jié)束（t=ton）時(shí)，流過(guò)電感中的電流達(dá)到最大值，即 (17)功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感兩端產(chǎn)生反向電壓，即下端為正，上端為負(fù)。輸入電流斷續(xù)[3]。濾波電容的計(jì)算，電容C在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的充電電荷為 (13)輸出脈動(dòng)電壓為 (14)濾波電容量為 (15) buck/boost型DCDC轉(zhuǎn)換器Buck/Boost型是一種升降壓型DCDC變換電路，輸出電壓大于或小于輸入電壓。開(kāi)關(guān)管VT和續(xù)流二極管D承受的最大電壓為。輸入電流斷續(xù)。開(kāi)關(guān)管VT和續(xù)流二極管D承受的最大電壓為。輸入電流連續(xù)[2]。第三章 DCDC變換器基本原理 DCDC轉(zhuǎn)換器系統(tǒng) boost型DCDC轉(zhuǎn)換器boost型DCDC轉(zhuǎn)換器是一種升壓型DCDC變換電路，輸出電壓大于輸入電壓。 （5）仿真步驟 1)放置所需元件（包括電源）； 2)連接導(dǎo)線(xiàn)； 3)設(shè)定要執(zhí)行的模擬內(nèi)容； 4）設(shè)定Probe； 5）執(zhí)行模擬。通過(guò)對(duì)電路進(jìn)行靈敏度分析，可以預(yù)先知道電路中的各個(gè)元件對(duì)電路的性能影響的重要程度。直流靈敏度分析業(yè)稱(chēng)為靈敏度分析。從而可以分析一個(gè)電路產(chǎn)生噪聲的主要來(lái)源，采取一定的電路設(shè)計(jì)措施來(lái)減小噪聲的影響。在模擬電路中，無(wú)源器件和有源器件均會(huì)產(chǎn)生噪聲，主要包括電阻上產(chǎn)生的熱噪聲，半導(dǎo)體器件產(chǎn)生的散粒噪聲和閃爍噪聲。頻域分析用于分析電路的頻域響應(yīng)即頻率響應(yīng)特性。它是在交流小信號(hào)的條件下，對(duì)非線(xiàn)性元件選擇合適的線(xiàn)性模型將電路在直流工作點(diǎn)附近線(xiàn)性化，范圍內(nèi)對(duì)電路輸入計(jì)算出電路的幅頻特性、相頻特性、輸入電阻、輸出電阻等。通過(guò)時(shí)域分析，設(shè)計(jì)者可以清楚地了解到電路中各點(diǎn)的電壓和電流波形以及它們的相位關(guān)系，從而知道電路在交流信號(hào)作用下的工作狀況，檢查它們是否滿(mǎn)足電路設(shè)計(jì)的要求。暫態(tài)分析計(jì)算電路中電壓和電流隨時(shí)間的變化，即電路的時(shí)域分析。通過(guò)這種分析，我們可以預(yù)測(cè)電路某些特殊環(huán)境如極端溫度條件或極端電源電壓條件下電路的工作情況，從而在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)采取必要的預(yù)防措施。在這種分析過(guò)程中，將電路的溫度作為掃描變量進(jìn)行分析。直流掃描分析主要是為了獲得直流大信號(hào)暫態(tài)特性。一般在對(duì)電路進(jìn)行仿真的過(guò)程中，首先要對(duì)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)行分析和計(jì)算。直流工作點(diǎn)是電路正常工作的基礎(chǔ)。它是計(jì)算直流電壓源或直流電流源作用于電路時(shí)電路的工作狀態(tài)。PSPICE程序的主要功能有非線(xiàn)性直流分析、非線(xiàn)性暫態(tài)分析、線(xiàn)性小信號(hào)交流分析、靈敏度分析和統(tǒng)計(jì)分析。而且該軟件還集成了諸多數(shù)學(xué)運(yùn)算，不僅提供基本的數(shù)學(xué)運(yùn)算，還提供了正弦、余弦、絕對(duì)值、對(duì)數(shù)、指數(shù)等基本的函數(shù)運(yùn)算。在PSPICE中，對(duì)元件參數(shù)的修改很容易，它只需存一次盤(pán)、創(chuàng)建一次連接表，就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜電路的仿真。a)圖形界面友好，易學(xué)易用，操作簡(jiǎn)單由Dos版本的PSPICE到Windows版本的PSPICE，使得該軟件由原來(lái)單一的文本輸入方式而更新升級(jí)為輸入原理圖方式，使電路設(shè)計(jì)更加直觀(guān)形象。這些特點(diǎn)使得PSPICE受到廣大電子設(shè)計(jì)工作者、科研人員和高校師生的熱烈歡迎，國(guó)內(nèi)許多高校已將其列入電子類(lèi)本科生和碩士生的輔修課程。與印制版設(shè)計(jì)軟件配合使用，還可實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化。（3） 優(yōu)越性PSPICE軟件具有強(qiáng)大的電路圖繪制功能、電路模擬仿真功能、圖形后處理功能和元器件符號(hào)制作功能，以圖形方式輸入，自動(dòng)進(jìn)行電路檢查，生成圖表，模擬和計(jì)算電路。一個(gè)新產(chǎn)品的研制過(guò)程需要經(jīng)過(guò)工程估算、試驗(yàn)板搭試、調(diào)整，印刷板排版與制作，裝配與調(diào)試，性能測(cè)試，測(cè)試指標(biāo)不合格，再?gòu)恼{(diào)整開(kāi)始循環(huán)，直至指標(biāo)合格為止。它主要用于所設(shè)計(jì)的電路硬件實(shí)現(xiàn)之前，先對(duì)電路進(jìn)行模擬分析。在大學(xué)里，它是工科類(lèi)學(xué)生必會(huì)的分析與設(shè)計(jì)電路工具；在公司里，它是產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)到定型過(guò)程中不可缺少的設(shè)計(jì)工具。不久之后，ORCAD公司已正式推出了ORCAD PSPICE Release ，與傳統(tǒng)的SPICE軟件相比，PSPICE ：首先，在對(duì)模擬電路進(jìn)行直流、交流和瞬態(tài)等基本電路特性分析的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了蒙特卡羅分析、最壞情況分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì)等較為復(fù)雜的電路特性分析；第二，不但能夠?qū)δM電路進(jìn)行，而且能夠?qū)?shù)字電路、數(shù)/?；旌想娐愤M(jìn)行仿真；第三，集成度大大提高，電路圖繪制完成后可直接進(jìn)行電路仿真，并且可以隨時(shí)分析觀(guān)察仿真結(jié)果。 。1988年SPICE被定為美國(guó)國(guó)家工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。SPICE的正式版SPICE 2G在1975年正式推出，但是該程序的運(yùn)行環(huán)境至少為小型機(jī)。這些改進(jìn)，使開(kāi)關(guān)電源的性能和效率大為提高，使其應(yīng)用范圍大大拓寬，尤其是在新興的通信領(lǐng)域大有用武之地[1]。開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是體積小、重量輕、效率高，正在向著模塊化、擴(kuò)大輸出電壓范圍、提高輸入端功率因數(shù)、抗電磁干擾性強(qiáng)以及附加備用電池的方向發(fā)展。開(kāi)關(guān)電源被譽(yù)為高效能電源，它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。高頻化的實(shí)現(xiàn)，需要相應(yīng)的高速半導(dǎo)體器件和性能優(yōu)良的高頻電磁元件。在電路中引入微機(jī)檢測(cè)和控制，可構(gòu)成多功能監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)、記錄并自動(dòng)報(bào)警等。所以，盡可能地降低噪聲影響是開(kāi)關(guān)電源的又一發(fā)展方向。單純地追求高頻化，噪聲也會(huì)隨之增大。這樣不但解決了電路復(fù)雜、可靠性差的問(wèn)題，也增加了保護(hù)等功能，簡(jiǎn)化了電路，提高了平均無(wú)故障時(shí)間。從壽命角度出發(fā)，電解電容、光耦合器及排風(fēng)扇等器件的壽命決定著電源的壽命。因此，高頻化是