DC-DC變換器主回路元件及其特性

1． 功率開(kāi)關(guān)

　　任何一種DC-DC變換器，主回路使用的元件只是功率開(kāi)關(guān)、電感和電容。功率開(kāi)關(guān)只有快速地開(kāi)通、快速地關(guān)斷這兩種狀態(tài)，并且快速地進(jìn)行轉(zhuǎn)換。只有快速，狀態(tài)轉(zhuǎn)換引起的損耗才小。目前使用的功率開(kāi)關(guān)多是雙極型晶體管、功率場(chǎng)效應(yīng)管，逐步普及的有IGBT管，還有各種特性較好的新式的大功率開(kāi)關(guān)元件。除了220V整流用的二極管是普通整流管外，其他二極管是開(kāi)關(guān)二極管，要求能快速地開(kāi)關(guān)。

　　主回路也不是絕對(duì)不能有電阻元件。但前提是極有利于控制性能而又不引起多大的損耗，而且限于在幾十瓦以下的小功率變換器中應(yīng)用。一般其阻值在毫歐級(jí)，其所得到的毫歐級(jí)電壓可作為當(dāng)前工作周期進(jìn)行電流控制或保護(hù)的信號(hào)。

2．  電感

　　電感是開(kāi)關(guān)電源中常用的元件，由于它的電流、電壓相位不同，因此理論上損耗為零。電感常用作儲(chǔ)能元件，也常與電容一起用在輸入濾波器和輸出濾波器上，用于平滑電流，也稱(chēng)它為扼流圈。其特點(diǎn)是流過(guò)其上的電流有“很大的慣性”。換句話(huà)說(shuō)，由于“磁通連續(xù)”性，電感上的電流必須是連續(xù)的，否則將會(huì)產(chǎn)生很大的電壓尖峰波。

　　電感為磁性元件，有磁飽和的問(wèn)題。應(yīng)用中有允許其飽和的，有允許其從一定電流值起開(kāi)始進(jìn)入飽和的，也有不允許其出現(xiàn)飽和的，在具體線(xiàn)路中要注意區(qū)分。在多數(shù)情況下，電感工作在“線(xiàn)性區(qū)”，此時(shí)電感值為一常數(shù)，不隨端電壓與流過(guò)電流而變化。但是，在開(kāi)關(guān)電源中有一個(gè)不可忽視的問(wèn)題，就是電感的繞線(xiàn)所引起兩個(gè)分布參數(shù)（或稱(chēng)寄生參數(shù)）的現(xiàn)象。其一是繞線(xiàn)電阻，這是不可避免的；其二是分布式雜散電容，隨繞制工藝、材料而定。雜散電容在低頻時(shí)影響不大，隨著頻率的提高而漸顯出來(lái)，到某一頻率以上時(shí)，電感也許變成電容的特性了。如果將雜散電容“集成”為一個(gè)，則從電感的等效電路可以明白地看出在某一角頻率后的電容性。

　　在分析電感在線(xiàn)路中工作或繪波形圖時(shí)，可以考慮下面幾個(gè)特點(diǎn)：

　　（1） 在電感L中有電流I流過(guò)時(shí)，儲(chǔ)存有的能量；

　?。?） 當(dāng)電感L兩端的電壓V不變時(shí)，依公式可知，忽略?xún)?nèi)阻R時(shí)，電感電流變化率，表明電感電流線(xiàn)性增加；

　?。?） 正在儲(chǔ)能的電感器，因?yàn)槟芰坎荒芩矔r(shí)突變，若切斷電感在變壓器原邊回路時(shí)，能量絕大部分經(jīng)變壓器副邊出現(xiàn)的電流輸送至負(fù)載，原、副邊耦合中保持相同的安匝數(shù)，維持磁場(chǎng)不變，或每匝伏