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                      [导读]变换器是常用器件,电子相关专业的朋友对变换器通常较为了解。为进一步增进大家对变换器的认识,本文将基于两点介绍变换器:1.何为谐振变换器,2.理想/非理想buck变换器模型介绍。

                      变换器是常用器件,电子相关专业的朋友对变换器通常较为了解。为进一步增进大家对变换器的认识,本文将基于两点介绍变换器:1.何为谐振变换器,2.理想/非理想buck变换器模型介绍。如果你对变换器抑或本文内容具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。

                      一、谐振变换器

                      谐振变换器由开关网络Ns、谐振槽路NT、整流电路NR、低通滤波器NF等部分组成,其结构框图由图1所示。在图1中,Vg为直流电压源,提供输入功率。开关网络Ns将直流能量变换为交流能量,其输出电压vs(t)为一个方波功率信号。vs(t)含有基波和高次谐波,其频谱特性如图2-a所示。vs(t))是谐振槽路NT的输入信号。谐振网络NT是具有带通特性的线性网络。其传输比 定义为输出信号和输入信号之比。电压传输特性 描述了NT的频率响应,其频谱特性如图2-b所示。由图2-c可知,如果NT是一个高Q值的谐振网络且 比较接近于 ,则NT的输出信号中只含有vs(t)中的基波,高次谐波分量可以忽略不计。因此整流网络NR的输入信号为一个正弦量。假定整流网络为全波整流器,则整流器的输出为全波整流波形,全波整流波形展开后,含有直流分量和高次谐波分量,其频谱如图2-d所示。从频谱分析观点看,NR的作用相当于“频谱搬移”。假定低通滤波网络NF的转折频率远小于开关频率,其频谱如图2-e所示。

                      图1 谐振变换器框图

                      下面简要介绍谐振变换器的调节原理,当开关频率 等于谐振网络的谐振频率时,直流输出电压达到最大值;当开关频率偏离 ,直流输出电量降低, 偏离 越远,直流输出电压越低。因此,谐振变换器是通过改变 与 的偏离程度达到调节输出电压的目的。

                      图 2 谐振变换器的频谱

                      依据谐振槽路的类型分类,谐振变换器主要包括三种基本的类型:串联谐振变换器(SRC)、并联谐振变换器(PRC)和串并联谐振变换器(SPRC)。

                      二、理想/非理想buck变换器模型

                      Buck变换器考虑其非理想寄生参数的等效电路如图3所示,其中有源开关功率MOSFET等效为开关S和导通电阻RS的串联,二极管D等效为开关D、正向压降VD和导通电阻RD的串联,RL、RC分别为滤波电感L、滤波电容C的等效串联电阻。假设开关元件S的开关周期为TS,导通时间为Ton,则占空比D=Ton/TS。

                      图3 考虑寄生参数的非理想Buck变换器等效电路

                      对于CCM模式下考虑电感电流纹波影响的非理想Buck变换器,流过电感以及两个开关管上的电流波形如图4所示。

                      图4 CCM模式下Buck变换器各电流波形

                      设电感电流iL(t)在一个开关周期内的最大值为Imax,最小值为Imin,则电感电流iL(t)可以表示为:

                      用相同的方法便可以得到有源功率开关管S的导通电阻RS和续流二极管D支路中寄生电阻RD折算到电感支路中的等效平均电阻

                      将续流二极管D支路中寄生电压VD折算到电感支路中的等效平均电压为:

                      VE=(1-D)VD                            (9)

                      电感L本身的等效串联电阻为RL,最后将电感支路上三个串联等效寄生电阻合并,得到电感支路上总的等效平均电阻为:

                      至此,已经根据能量守恒原理,求出两个开关元件寄生参数的等效平均值,并将他们折算到电感支路中,此时的Buck变换器等效电路模型如下图所示。

                      图5 等效变换后的CCM模式下非理想Buck变换器等效电路模型

                      以上便是此次小编带来的“变换器”相关内容,通过本文,希望大家对谐振变换器以及理想、非理想buck变换器模型具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

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