變換器是常用器件，電子相關(guān)專業(yè)的朋友對變換器通常較為了解。為進一步增進大家對變換器的認(rèn)識，本文將基于兩點介紹變換器：1.何為諧振變換器，2.理想/非理想buck變換器模型介紹。如果你對變換器抑或本文內(nèi)容具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、諧振變換器
諧振變換器由開關(guān)網(wǎng)絡(luò)Ns、諧振槽路NT、整流電路NR、低通濾波器NF等部分組成，其結(jié)構(gòu)框圖由圖1所示。在圖1中，Vg為直流電壓源，提供輸入功率。開關(guān)網(wǎng)絡(luò)Ns將直流能量變換為交流能量，其輸出電壓vs(t)為一個方波功率信號。vs(t)含有基波和高次諧波，其頻譜特性如圖2-a所示。vs(t))是諧振槽路NT的輸入信號。諧振網(wǎng)絡(luò)NT是具有帶通特性的線性網(wǎng)絡(luò)。其傳輸比 定義為輸出信號和輸入信號之比。電壓傳輸特性 描述了NT的頻率響應(yīng)，其頻譜特性如圖2-b所示。由圖2-c可知，如果NT是一個高Q值的諧振網(wǎng)絡(luò)且 比較接近于 ，則NT的輸出信號中只含有vs(t)中的基波，高次諧波分量可以忽略不計。因此整流網(wǎng)絡(luò)NR的輸入信號為一個正弦量。假定整流網(wǎng)絡(luò)為全波整流器，則整流器的輸出為全波整流波形，全波整流波形展開后，含有直流分量和高次諧波分量，其頻譜如圖2-d所示。從頻譜分析觀點看，NR的作用相當(dāng)于“頻譜搬移”。假定低通濾波網(wǎng)絡(luò)NF的轉(zhuǎn)折頻率遠(yuǎn)小于開關(guān)頻率，其頻譜如圖2-e所示。
圖1 諧振變換器框圖
下面簡要介紹諧振變換器的調(diào)節(jié)原理，當(dāng)開關(guān)頻率 等于諧振網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率時，直流輸出電壓達(dá)到最大值;當(dāng)開關(guān)頻率偏離 ，直流輸出電量降低， 偏離 越遠(yuǎn)，直流輸出電壓越低。因此，諧振變換器是通過改變 與 的偏離程度達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。
圖 2 諧振變換器的頻譜
依據(jù)諧振槽路的類型分類，諧振變換器主要包括三種基本的類型：串聯(lián)諧振變換器(SRC)、并聯(lián)諧振變換器(PRC)和串并聯(lián)諧振變換器(SPRC)。
二、理想/非理想buck變換器模型
Buck變換器考慮其非理想寄生參數(shù)的等效電路如圖3所示，其中有源開關(guān)功率MOSFET等效為開關(guān)S和導(dǎo)通電阻RS的串聯(lián)，二極管D等效為開關(guān)D、正向壓降VD和導(dǎo)通電阻RD的串聯(lián)，RL、RC分別為濾波電感L、濾波電容C的等效串聯(lián)電阻。假設(shè)開關(guān)元件S的開關(guān)周期為TS，導(dǎo)通時間為Ton，則占空比D=Ton/TS。
圖3 考慮寄生參數(shù)的非理想Buck變換器等效電路
對于CCM模式下考慮電感電流紋波影響的非理想Buck變換器，流過電感以及兩個開關(guān)管上的電流波形如圖4所示。
圖4 CCM模式下Buck變換器各電流波形
設(shè)電感電流iL(t)在一個開關(guān)周期內(nèi)的最大值為Imax，最小值為Imin，則電感電流iL(t)可以表示為：
用相同的方法便可以得到有源功率開關(guān)管S的導(dǎo)通電阻RS和續(xù)流二極管D支路中寄生電阻RD折算到電感支路中的等效平均電阻
將續(xù)流二極管D支路中寄生電壓VD折算到電感支路中的等效平均電壓為：
VE=(1-D)VD (9)
電感L本身的等效串聯(lián)電阻為RL，最后將電感支路上三個串聯(lián)等效寄生電阻合并，得到電感支路上總的等效平均電阻為：
至此，已經(jīng)根據(jù)能量守恒原理，求出兩個開關(guān)元件寄生參數(shù)的等效平均值，并將他們折算到電感支路中，此時的Buck變換器等效電路模型如下圖所示。
圖5 等效變換后的CCM模式下非理想Buck變換器等效電路模型
以上便是此次小編帶來的“變換器”相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對諧振變換器以及理想、非理想buck變換器模型具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!
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