DC-DC變換器的基本形式和分類

　　DC-DC變換的基本形式是使用一個半導體功率器件做為開關,然后使帶有濾波器(電感或電容)的負載線路與直流電壓一會斷開,一會連接,并在負載上產生另一個直流電壓.

　　首先解釋一下占空比(Duty Cycle),在一個周期內T內,開關導通的時間tON所占整個周期T的比例,稱為導通占空比D,D=ton/T;斷開時間toff所占T的比例,稱為斷開占空比D',D'=toff/T.但通常我們說占空比都指導通占空比.顯然,導通占空比越大,負載上可以得到的電壓越高;1/T=f為開關頻率,f越高,同樣也可以得到更高的電壓.這種開關在某一固定頻率下工作,通過調整開關導通時間(即脈寬)使輸出電壓在負載變化的情況下保持穩定的方法叫做脈寬調制法(Pulse Width Modulation).此調制方法的特征是電子開關由外加控制脈沖而通斷,控制與開關自身流過的電流以及兩端電壓無關,這種開關稱為硬開關.還有被稱為軟開關的一類,凡使用控制方法使電子開關在電壓為零是導通電流,或在電流為零的時候開關關斷的稱為軟開關.理想情況下軟開關的開通和斷開損耗為零.

　　實現軟開關通常采用諧振的方法.諧振就正弦電壓加在理想的電感和電容串聯電路上.當正弦頻率為某一個值時,容抗和感抗相等,電路的阻抗為零,電路電流無窮大稱為串聯諧振;如果正弦電壓加在電感和電容的并聯電路上,當正弦頻率為某一個值時,電路的導納為零,電感和電容上的電壓無窮大稱為并聯諧振.開關電源中的電壓不是正弦電壓,而是直流電壓.直流電壓在串聯LC時,電流按正弦規律無阻尼振蕩,其頻率為電路的諧振頻率.通過諧振,開關兩端的電壓按正弦規律振蕩,當振蕩到零時,使開關導通流過電流,我們稱這種控制為零電壓開通.同理當流過開關的電流振蕩到零的時候開關關斷,稱為零電流關斷.由于正向和反向LC回路值不一樣,因振蕩頻率不同,電流幅值也不同,故振蕩不對稱,通常正向大于負向,故稱為準諧振.

　　以準諧振技術為主導的變換器稱為變換器.通常,在半橋或全橋變換器中,利用寄生電感和電容或外加諧振電感和電容,就可以實現準諧振變換器.

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