电路呢,?
2.2.1开关器件导通和关断时,电路的动态工作过程分析
2-1图 开关导通、关断的等效电路图
当驱动信号使开关管导通时如2-1(b图),电容C开始充电,输出电压加在负载上。电容C在充电过程中电感L的电流逐渐增加,储存的能量也逐渐增加,此时续流二极管反向截止。
当驱动信号使开关管截止时如2-1(c图),L开始释放能量,L中的电流开始减小,L产生的感应电动势使续流二极管导通,电流通过电感、续流二极管构成回路给负载传递能量。当负载电压低于电容C两端的电压时,C开始向负载释放能量。驱动控制信号使开关管周而复始的重复上述过程,从而使输出电压趋向一个定值。[12]
BUCK变换器有三种工作模式:第一种是电感电流处于连续的工作模式。第二种时电感电流处于断续的工作模式。第三种是电感电流处于临界的工作模式。所谓的临界模式是,在开关管截止到导通这个时间电感L中的能量刚好释放完,也就是开关管截止终止时电感电流刚好为零。[13]
等效的电路模型及基本规律
2-2图等效电路模型图
(1)从电路可以看出,电感L和电容C组成低通滤波器,此滤波器设计的原则是使 us(t) 的直流分量可以通过,而抑制 us(t) 的谐波分量通过;电容上输出电压 uo(t)就是us(t)的直流分量再附加微小纹波uripple(t) 。
(2)电路工作频率很高,一个开关周期内电容充放电引起的纹波uripple(t) 很小,相对于电容上 输出的直流电压Uo有:
(2-1)
电容上电压宏观上可以看作恒定。电路稳态工作时,输出电容上电压由微小的纹波和较大的直流分量组成,宏观上可以看作是恒定直流,这就是开关电路稳态分析中的小纹波近似原理。[15]
(3)一个周期内电容充电电荷高于放电电荷时,电容电压升高,导致后面周期内充电电荷减小、放电电荷增加,使电容电压上升速度减慢,这种过程的延续直至达到充放电平衡,此时电压维持不变;反之,如果一个周期内放电电荷高于充电电荷,将导致后面周期内充电电荷增加、放电电荷减小,使电容电压下降速度减慢,这种过程的延续直至达到充放电平衡,最终维持电压不变。[12]
这种过程是电容上电压调整的过渡过程,在电路稳态工作时,电路达到稳定平衡,电容上充放电也达到平衡,这是电路稳态工作时的一个普遍规律。
(4)开关S置于1位时,电感电流增加,电感储能;而当开关S置于2位时,电感电流减小,电感释能。假定电流增加量大于电流减小量,则一个开关周期内电感上磁链增量为:
(2-2)
此增量将产生一个平均感应电势:
(2-3)
此电势将减小电感电流的上升速度并同时降低电感电流的下降速度,最终将导致一个周期内电感电流平均增量为零;一个开关周期内电感上磁链增量小于零的状况也一样。
这种在稳态状况下一个周期内电感电流平均增量(磁链平均增量)为零的现象称为:电感伏秒平衡。这也是电力电子电路稳态运行时的又一个普遍规律。
晶体管导通关断两种情况交替~~