新能源電源變換技術(shù)課件：DC-DC變換器原理及應(yīng)用

DC-DC變換器原理及應(yīng)用開(kāi)關(guān)電源概述非隔離型DC-DC變換器隔離型DC-DC變換器DC-DC變換器的衍生結(jié)構(gòu)2.1 開(kāi)關(guān)電源概述——變換器的分類2.1.1變換器的分類2.1 開(kāi)關(guān)電源概述——建模方法2.1.2DC-DC電路的建模方法常見(jiàn)的小信號(hào)建模方法有基本交流小信號(hào)分析法、狀態(tài)空間平均法、電路平均法和開(kāi)關(guān)平均法。重點(diǎn)討論狀態(tài)平均法在典型的DC-DC電路中的建模過(guò)程。狀態(tài)平均法描述的一般形式1.狀態(tài)空間方程導(dǎo)通斷開(kāi)狀態(tài)空間平均方程加入擾動(dòng)直流量交流量2.1 開(kāi)關(guān)電源概述——建模方法進(jìn)一步可得靜態(tài)工作點(diǎn)：系統(tǒng)增益：對(duì)交流量進(jìn)行拉氏變換：交流小信號(hào)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)：2.2.1 非隔離型DC-DC變換器——Boost基本原理（1）當(dāng)Q導(dǎo)通時(shí)→IL線性增加，二極管D截止，此時(shí)Cf向負(fù)載供電；（2）當(dāng)Q關(guān)斷時(shí)→VL和Vin串聯(lián)，以高于Vo的電壓向Cf充電同時(shí)向負(fù)載供電，此時(shí)二極管D導(dǎo)通，IL逐漸減??；（3）若IL減小到0，則二極管D截止，只有Cf向負(fù)載供電。2.2.1 Boost——CCM及DCM模式CCM及DCM模式(a)CCM模式(b)DCM模式(c)BCM模式Boost電路工作的三種模式2.2.1 Boost——小信號(hào)模型Boost變換器小信號(hào)模型Q導(dǎo)通電壓方程狀態(tài)空間方程2.2.1 Boost——小信號(hào)模型Boost變換器小信號(hào)模型Q斷開(kāi)電壓方程狀態(tài)空間方程2.2.1 Boost——小信號(hào)模型2.2.1 Boost——小信號(hào)模型因?yàn)楦鶕?jù)表明當(dāng)頻率等于0時(shí)電壓增益，即電路的直流增益忽略電感及電容的寄生電阻2.2.2 非隔離型DC-DC變換器——Buck基本原理（1）Q導(dǎo)通，IL線性增加，D截止，此時(shí)IL和Cf向負(fù)載供電，當(dāng)IL＞Io時(shí)，IL向Cf充電也向負(fù)載供電（2）Q斷開(kāi)，通過(guò)D形成續(xù)流回路，IL向Cf充電也向負(fù)載供電，當(dāng)IL﹤Io時(shí)，IL和Cf同時(shí)向負(fù)載供電。若IL減小到0，則D關(guān)斷，只有Cf向負(fù)載供電。（3）若IL減小到0，則二極管D截止，只有Cf向負(fù)載供電。2.2.2 Buck——CCM及DCM模式CCM及DCM模式Buck電路工作的三種模式2.2.2 Buck——小信號(hào)模型Buck變換器小信號(hào)模型Q導(dǎo)通Q斷開(kāi)2.2.2 Buck——小信號(hào)模型因?yàn)楦鶕?jù)表明當(dāng)頻率等于0時(shí)電壓增益，即電路的直流增益忽略電感及電容的寄生電阻2.2.3 非隔離型DC-DC變換器——Buck-Boost基本原理（1）當(dāng)Q接通時(shí)，Vin開(kāi)始對(duì)Lf充電，IL線性增加，D截止，此時(shí)Cf向負(fù)載供電；（2）當(dāng)Q關(guān)斷時(shí)，Lf會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，D導(dǎo)通，Lf通過(guò)D、Cf形成續(xù)流回路，向Cf充電，向RLd供電；IL小于Io后，Cf也開(kāi)始放電；若IL降為0，則只有C對(duì)負(fù)載RLd放電。（3）控制開(kāi)關(guān)Q反復(fù)地接通和關(guān)斷，在負(fù)載RLd上就可以得到一個(gè)負(fù)極性的輸出電壓。Buck-Boost的輸出為反極性電壓。Boost電路的分解Buck-Boost電路結(jié)構(gòu)2.2.3 Buck-Boost——小信號(hào)模型Buck變換器小信號(hào)模型Q導(dǎo)通Q斷開(kāi)2.2.3 Buck-Boost——小信號(hào)模型因?yàn)楦鶕?jù)表明當(dāng)頻率等于0時(shí)電壓增益，即電路的直流增益忽略電感及電容的寄生電阻2.2.4 非隔離型DC-DC變換器——Cuk(a)一個(gè)Buck級(jí)聯(lián)至Boost電路的負(fù)載端；(b)S1和S2同時(shí)開(kāi)通時(shí)，等效電路。(c)S1和S2同時(shí)斷開(kāi)時(shí)，等效電路。Cuk變換器Cuk變換器的演變過(guò)程2.2.4 Cuk——CCM及DCM模式CCM及DCM模式Cuk電路工作的兩種模式2.2.4 Cuk——電路的基本關(guān)系0<t<DTsDTs<t<Ts根據(jù)伏秒平衡原理,電容C1兩端電壓可表示為1）輸入輸出電流基本平穩(wěn)，僅在直流成分的基礎(chǔ)上附加很小的紋波；2）電壓變比理論上可在[0，+∞]之間變化；3）開(kāi)關(guān)管一端接地，簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。Cuk變換器又被稱為最優(yōu)拓?fù)渥儞Q器。4）Cuk變換器的使用并不是特別廣泛，原因在于參與能量轉(zhuǎn)換的電容承受了極大的紋波電流，元件的耐壓水平必須提高，成本增加，且可靠性稍差。2.2.5 非隔離型DC-DC變換器——Zeta利用Zeta變換器，可以獲得理論上為1的功率因數(shù)，常應(yīng)用于功率因數(shù)校正電路左半部分類似于Buck-Boost變換器，右半部分類似于Buck變換器，中間用C1耦合兩個(gè)電感L1和L2和一個(gè)用于能量傳輸?shù)碾娙軨1輸出電壓極性和輸入電壓相同2.2.5 Zata——電路的工作原理（1）狀態(tài)1[t1，t2]：在t1時(shí)刻，開(kāi)關(guān)管Q閉合，電源和電容C1向電感L1、L2及負(fù)載傳遞能量，電感L1和L2上的電流線性增加，電容C1和C2上的電壓VC1和VC2保持不變。（2）狀態(tài)2[t2，t3]：在t2時(shí)刻，開(kāi)關(guān)管Q斷開(kāi)，二極管D開(kāi)始導(dǎo)通，儲(chǔ)存在電感L1上的能量向電容C1傳遞，儲(chǔ)存在電感L2上的能量向電容C2和負(fù)載RLd傳遞。這時(shí)電感L1和L2上的電流線性減小。（3）狀態(tài)2[t3，t4]：在t3時(shí)刻，電感L1和L2上的電流iL1和iL2為常數(shù)iLm，電容C1和C2向負(fù)載提供能量。這個(gè)過(guò)程持續(xù)到t4。這個(gè)狀態(tài)僅在不連續(xù)電流模式下存在。2.2.5 Zata——電路的基本關(guān)系根據(jù)伏秒平衡原理,電容C1兩端電壓可表示為開(kāi)關(guān)管Q和二極管D承受的電壓為2.2.6 非隔離型DC-DC變換器——SEPICSepic變換器輸出電壓極性和輸入電壓相同。將Zeta變換器的Q和L1位置對(duì)調(diào)，將L2和D的位置對(duì)調(diào)，可得Sepic變換器將Cuk變換器中的電感L2與二極管D的位置對(duì)調(diào)，也可得到Sepic變換器Sepic變換器的輸入電流脈動(dòng)很小，其開(kāi)關(guān)管Q采用PWM控制方式。與隔離式Boost拓?fù)湎啾龋琒epic變換器器件應(yīng)力低；與反激式變換器及其他變換器的斷續(xù)導(dǎo)通工作方式比較，濾波器??；Sepic更適合于小功率PFC應(yīng)用場(chǎng)合。2.2.6 SEPIC——基本工作原理（連續(xù)導(dǎo)通方式下）狀態(tài)1[t1，t2]狀態(tài)2[t2，t3]t1時(shí)刻，Q閉合，D截止。形成三個(gè)回路。1）電源、L1和Q回路。在Vin作用下，電感電流iL1線性增長(zhǎng)。2）C1、Q和L2回路，C1通過(guò)Q和L2放電，電感電流容iL2增長(zhǎng)。3）C2向負(fù)載供電回路。因C2較大，所以VC2=Vo下降很少。流過(guò)Q的電流is=iL1+iL2。當(dāng)t=t2時(shí)，iL1和iL2分別達(dá)到最大值IL1max和IL2max。t2時(shí)刻，Q斷開(kāi)，D導(dǎo)通，形成兩個(gè)回路。1）電源、L1、C1經(jīng)D至負(fù)載回路。電源和電感L1的儲(chǔ)能同時(shí)向C1和負(fù)載饋送，C1儲(chǔ)能增加，電容C2充電，iL1減小。2）是L2經(jīng)D和負(fù)載的續(xù)流回路。L2儲(chǔ)能釋放到負(fù)載，因此iL2下降。二極管的電流為iL1與iL2之和，即iD=iL1+iL2。2.3.1隔離型DC-DC變換器——正激變換器正激變換器(Forward)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸入輸出電氣隔離、升降壓范圍寬、易于多路輸出等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于中小功率電源變換場(chǎng)合，尤其在供電電源要求低電壓、大電流的通訊和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，正激電路更能顯示其優(yōu)勢(shì)。Q開(kāi)通后，變壓器一次側(cè)電壓上“+”下“-”，根據(jù)同名端則二次側(cè)電壓也為上“+”下“-”，因此二極管D1導(dǎo)通，D2截止，電感電流IL

逐漸增長(zhǎng)；Q斷開(kāi)后，D1截止，D2導(dǎo)通，電感電流通過(guò)D2續(xù)流。變壓器的勵(lì)磁電流通過(guò)磁復(fù)位電路降為0，以防出現(xiàn)磁芯飽和現(xiàn)象。2.3.1正激變換器——輔助繞組復(fù)位正激變換器為了使變壓器磁復(fù)位，在變壓器中加入一個(gè)復(fù)位繞組N3，其極性與一次側(cè)繞組N1相反。——通過(guò)反向充電把磁能重新轉(zhuǎn)換為電能。Q斷開(kāi)，為了維持勵(lì)磁磁場(chǎng)不變，變壓器的初、次線圈繞組都會(huì)產(chǎn)生很高的反電動(dòng)勢(shì)，為了防止在Q斷開(kāi)瞬間產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)擊穿開(kāi)關(guān)器件，增加一個(gè)反電動(dòng)勢(shì)能量吸收反饋線圈N3以及一個(gè)削反峰二極管D3。Q閉合，D3不導(dǎo)通，而當(dāng)Q斷開(kāi)，由于N3的存在，當(dāng)變壓器初級(jí)線圈的勵(lì)磁電流突然為0，D3導(dǎo)通，流過(guò)N3繞組的電流正好接替原來(lái)勵(lì)磁電流的作用，同時(shí)對(duì)Vin充電，使變壓器鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度由最大值Bm返回到剩磁所對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度Br位置，完成了磁芯的磁復(fù)位。2.3.1正激變換器——輔助繞組復(fù)位正激變換器Vin：開(kāi)關(guān)電源的輸入電壓，Tr：開(kāi)關(guān)變壓器Q：控制開(kāi)關(guān)，[0，Ton]時(shí)間段的等效電路[Ton，Tr]時(shí)間段的等效電路[Tr，Ts]時(shí)間段的等效電路2.3.1正激變換器——輔助繞組復(fù)位正激變換器Vin：開(kāi)關(guān)電源的輸入電壓，Tr：開(kāi)關(guān)變壓器Q：控制開(kāi)關(guān)，[0，Ton]時(shí)間段的等效電路變器鐵心磁通量的增量為由

得變壓器一次側(cè)磁化電流：二次側(cè)繞組N2上的電壓為濾波電感Lf的電流增加變壓器的一次側(cè)繞組電流2.3.1正激變換器——輔助繞組復(fù)位正激變換器Q斷開(kāi)，此時(shí)變壓器通過(guò)復(fù)位繞組進(jìn)行磁復(fù)位，勵(lì)磁電流Im從復(fù)位繞組N3經(jīng)過(guò)二極管D3回饋到輸入電源中。此時(shí)整流管D1斷開(kāi)，流過(guò)電感Lf電流通過(guò)續(xù)流二極管D2續(xù)流[Ton，Tr]時(shí)間段的等效電路變壓器一次側(cè)繞組電壓為二次側(cè)繞組電壓為加載在Q上的電壓為電源Vin反向加載在復(fù)位繞組N3上，因此鐵心去磁，鐵心磁通降低為去磁時(shí)間2.3.1正激變換器——輔助繞組復(fù)位正激變換器由于在正激變換器中的磁通必須復(fù)位，得[Tr，Ts]時(shí)間段的等效電路Q處于斷開(kāi)狀態(tài)，所有繞組均沒(méi)有電流，它們的電壓為0。濾波電感電流經(jīng)續(xù)流二極管續(xù)流。Q上的電壓為VQ=Vin為了充分提高占空比并且降低Q的兩端電壓，一般N1=N3，即D=0.5，Q管電壓等于2倍輸入電壓。由于單端正激變換器實(shí)際上一個(gè)隔離的Buck變換器，因此其輸入輸出關(guān)系為2.3.1正激變換器——RCD正激變換器由于鉗位電容Cr較大，在穩(wěn)定工作時(shí)可看作穩(wěn)壓源，當(dāng)開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)后，二極管Dr導(dǎo)通，Cr上的電壓使變壓器磁復(fù)位。占空比可以大于0.5，適用于寬輸入范圍場(chǎng)合，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力通常大于2倍的輸入電壓，電壓應(yīng)力較高，而且變壓器的勵(lì)磁能量和漏感能量完全消耗在復(fù)位電阻中，變換效率較低，一般適用于變換效率不高且價(jià)廉的電源場(chǎng)合。2.3.1正激變換器——LCDD正激變換器LCDD鉗位復(fù)位電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷電壓鉗位固定，避免了尖峰電壓，不存在耗能元件，屬于無(wú)損復(fù)位，提高了電路變換效率。通過(guò)選取適合的鉗位電路元件，可以保證電路工作在較寬的負(fù)載范圍內(nèi)，并能夠保證鉗位電容Cr的電壓值、電感Lr的電流峰值不變。占空比最大為0.5，輸入電壓范圍受限，因此適合于中等功率高效變換場(chǎng)合。此外，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率大于30kHz時(shí)，過(guò)大的LrCr諧振電流增加了功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通損耗，因而該電路通常應(yīng)用在開(kāi)關(guān)頻率為20kHz的場(chǎng)合。2.3.1正激變換器——有源鉗位正激變換器相較于RCD、LCDD、輔助繞組復(fù)位正激變換器，有源鉗位正激變換器的優(yōu)越性如下：變壓器最優(yōu)化復(fù)位（電壓應(yīng)力低）；輸入電壓范圍寬；線性輸出控制特性；不需要輔助的吸收回路等方面。Flyback鉗位電路

Boost鉗位電路鉗位電壓鉗位電壓有源鉗位電路由鉗位開(kāi)關(guān)Sa和鉗位電容Cr組成，并聯(lián)在主開(kāi)關(guān)和變換器的變壓器兩端，利用鉗位電容和MOSFET輸出電容及變壓器繞組電感諧振，創(chuàng)造主開(kāi)關(guān)ZVS的條件。在主開(kāi)關(guān)斷開(kāi)期間，由鉗位電容的電壓將主開(kāi)關(guān)兩端電壓鉗位在一定數(shù)值上，從而避免了開(kāi)關(guān)上過(guò)大的電壓應(yīng)力。這種技術(shù)非常適合用于正激變換器，因?yàn)樵谡ぷ儞Q器中利用有源鉗位，可實(shí)現(xiàn)變壓器磁芯磁通自動(dòng)復(fù)位，無(wú)須另加復(fù)位措施，而且可以使激磁電流沿正負(fù)方向流通，使磁芯工作在一、三象限，從而提高磁芯的利用率。2.3.1正激變換器——Flyback鉗位電路假設(shè)輸出濾波電感Lf和鉗位電容Cf足夠大，因此可將其分別作為電流源和電壓源處理(Lm為變壓器磁化電感)，每個(gè)PWM周期可分為7個(gè)區(qū)間。2.3.1正激變換器——Flyback鉗位電路Q導(dǎo)通之前，鉗位電容Cr

兩端電壓電容上電壓極性為上“-”下“+”。在t0時(shí)刻，Q導(dǎo)通，Q的漏極電位為0，變壓器磁芯爭(zhēng)相勵(lì)磁，勵(lì)磁電流由-Im向+Im過(guò)渡，流經(jīng)Q的電流為

；變壓器一次側(cè)繞組電壓等于輸入電壓Vin，能量由輸入電源Vin經(jīng)過(guò)變壓器傳送至負(fù)載；2.3.1正激變換器——Flyback鉗位電路在t1時(shí)刻，Q、Sa、D2均處于斷開(kāi)狀態(tài)。負(fù)載電流折算到一次側(cè)的電流為

，對(duì)Q的結(jié)電容Cs進(jìn)行充電，Q的漏源電壓Vds上升2.3.1正激變換器——Flyback鉗位電路在t2時(shí)刻，Vds上升到Vin時(shí)，勵(lì)磁電感Lm上的能量繼續(xù)對(duì)Q上的結(jié)電容Cs進(jìn)行充電，即Lm與Cs進(jìn)行諧振，Q的漏源電壓Vds繼續(xù)上升；2.3.1正激變換器——Flyback鉗位電路t3時(shí)刻，Q的漏源電壓Vds上升至鉗位電壓Vcr與輸入電壓Vin之和，輔助開(kāi)關(guān)管Sa的反并聯(lián)二極管導(dǎo)通。鉗位電容上的反向電壓Vcr加在變壓器的一次側(cè)繞組上，勵(lì)磁電流逐漸減小。在某一時(shí)刻給輔助開(kāi)關(guān)管Sa的柵極加一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)Sa的零電壓開(kāi)通；2.3.1正激變換器——Flyback鉗位電路t4時(shí)刻，勵(lì)磁電流Im減小至0。此時(shí)Sa已經(jīng)導(dǎo)通，勵(lì)磁電流Im反向增大2.3.1正激變換器——Flyback鉗位電路t5時(shí)刻，Sa斷開(kāi)，電感Lm與Q的結(jié)電容Cs進(jìn)行諧振，漏源電壓Vds減小2.3.1正激變換器——Flyback鉗位電路t6時(shí)刻，漏源電壓下降到Vin，整流二極D1導(dǎo)通。勵(lì)磁電感繼續(xù)與Cs諧振，使Q的漏源電壓下降為零，創(chuàng)造Q實(shí)現(xiàn)ZVS的條件。在t7時(shí)刻，Q再次導(dǎo)通，變換器開(kāi)始另一個(gè)PWM周期2.3.1正激變換器——Flyback鉗位電路根據(jù)變壓器的伏秒平衡，有根據(jù)電感電流的伏秒平衡，有2.3.1正激變換器——諧振復(fù)位正激變換器利用開(kāi)關(guān)管寄生電容或漏源極外加的并聯(lián)電容與變壓器勵(lì)磁電感的振蕩來(lái)實(shí)現(xiàn)變壓器的磁復(fù)位。該電路具有電路簡(jiǎn)單，不需要輔助的吸收回路以及線性輸出控制特性的優(yōu)點(diǎn)；但也存在一次側(cè)開(kāi)管電壓應(yīng)力較高，諧振電容的損耗大等缺陷。一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)共有四個(gè)工作模式2.3.1正激變換器——諧振復(fù)位正激變換器該模式從主開(kāi)關(guān)管Q斷開(kāi)開(kāi)始，到續(xù)流管D2導(dǎo)電結(jié)束，由于此時(shí)D1仍然導(dǎo)通，故二次側(cè)折射至一次側(cè)的電流

與一起對(duì)Cr充電，可得t1時(shí)刻，變壓器一次側(cè)電壓降至零，D1截止，D2導(dǎo)通，換流過(guò)程結(jié)束，二次側(cè)進(jìn)入續(xù)流階段2.3.1正激變換器——諧振復(fù)位正激變換器續(xù)流模式1：該模式從整流管D1斷開(kāi)、續(xù)流管D2導(dǎo)通開(kāi)始至去磁結(jié)束為止。此時(shí)二次側(cè)為續(xù)流過(guò)程，一次側(cè)為去磁過(guò)程，它的去磁由勵(lì)磁電感Lm與Cr的諧振實(shí)現(xiàn)。2.3.1正激變換器——諧振復(fù)位正激變換器續(xù)流模式2：該模式從一次側(cè)去磁完成開(kāi)始，到主開(kāi)關(guān)管Q的觸發(fā)導(dǎo)通結(jié)束，二次側(cè)仍為續(xù)流模式。2.3.1正激變換器——諧振復(fù)位正激變換器傳送模式：該模式從主管Q導(dǎo)通開(kāi)始，到其斷開(kāi)結(jié)束，此區(qū)間內(nèi)輸入向輸出傳遞能量，一次側(cè)勵(lì)磁電感電流線性增加，大小為：由勵(lì)磁電感和濾波電感的伏秒平衡原理，可以推出2.3.2反激變換器——工作特點(diǎn)Tr是變壓器，起到能量轉(zhuǎn)換的作用，實(shí)質(zhì)上可以看作儲(chǔ)能耦合電感。D1為續(xù)流二極管，起到單向?qū)ǖ淖饔?。在反激電路中，輸出變壓器Tr除了實(shí)現(xiàn)電隔離和電壓匹配外，還有儲(chǔ)存能量的作用，前者是變壓器的屬性，后者是電感的屬性，因此有文獻(xiàn)稱其為電感變壓器。變壓器的原二次側(cè)繞組的極性相反，這也許是Flyback名字的由來(lái)。反激變換器多用于小功率場(chǎng)合，不能空載運(yùn)行；輸出電壓存在較大的尖峰；需要具備大容量且能耐高紋波電流的輸出濾波電容Q導(dǎo)通時(shí)，變壓器一次側(cè)電感電流開(kāi)始上升，此時(shí)由于二次側(cè)同名端的關(guān)系，輸出二極管D1截止，變壓器儲(chǔ)存能量，負(fù)載由輸出電容提供能量；Q斷開(kāi)時(shí)，變壓器一次側(cè)電感感應(yīng)電壓反向，此時(shí)輸出二極管D1導(dǎo)通，變壓器中的能量經(jīng)由輸出二極管D1向負(fù)載供電，同時(shí)對(duì)電容充電，補(bǔ)充之前損失的能量。2.3.2反激變換器——工作原理（1）勵(lì)磁階段：當(dāng)開(kāi)關(guān)Q導(dǎo)通時(shí)，變壓器一次側(cè)勵(lì)磁電感中的電流從零開(kāi)始上升。由于二次側(cè)二極管具有單向?qū)ㄐ?，此時(shí)二極管D1反偏，輸出濾波電容Cf向負(fù)載供電。由于此階段的作用是向一次側(cè)勵(lì)磁電感補(bǔ)充能量，為下一個(gè)階段向二次側(cè)繞組轉(zhuǎn)移能量做準(zhǔn)備以非連續(xù)導(dǎo)通模式為例分析反激式開(kāi)關(guān)電源的工作原理。該模式反激式拓?fù)溟_(kāi)關(guān)電源的一個(gè)工作周期中有勵(lì)磁、去磁、非連續(xù)導(dǎo)通三個(gè)階段。2.3.2反激變換器——工作原理（2）去磁階段：當(dāng)勵(lì)磁階段結(jié)束后，Q斷開(kāi)。由于電感電流不能突變，勵(lì)磁電流開(kāi)始在一次側(cè)電感上續(xù)流，能量通過(guò)變壓器轉(zhuǎn)移到輸出端。二次側(cè)二極管D1正向?qū)?，輸出端得到能量。此時(shí)，勵(lì)磁電感上的電壓反向，勵(lì)磁電流開(kāi)始下降，因此該階段被稱為去磁階段2.3.2反激變換器——工作原理（3）非連續(xù)導(dǎo)通階段：勵(lì)磁電感電流下降到零時(shí)，變壓器一次側(cè)能量已經(jīng)完全轉(zhuǎn)移到二次側(cè)，二次側(cè)二極管不再導(dǎo)通。此時(shí)反激式拓?fù)渲械囊淮蝹?cè)及二次側(cè)繞組都不導(dǎo)通電流，等待著下一個(gè)周期的到來(lái)。在連續(xù)導(dǎo)通模式下，不存在這個(gè)階段。2.3.2反激變換器——緩沖電路目前，反激變換器的緩沖電路主要有：RCD吸收電路、雙晶體管雙二極管鉗位電路、LCD鉗位電路和有源鉗位電路。近年來(lái)出現(xiàn)了多種變形：雙管反激變換器；有源鉗位反激變換器；同步整流反激變換器；交錯(cuò)并聯(lián)有源鉗位反激變換器等。RCD鉗位電路RCD緩沖反激電路LCD鉗位反激電路鉗位電路（高邊）雙開(kāi)關(guān)管雙二極管鉗位反激電路2.3.3隔離型DC-DC變換器——雙端直流變換器正激式和反激式變換器，其高頻變壓器的磁心只工作于磁滯回線的一側(cè)（第一象限），磁心的利用率較低，也更易于飽和，這類變換器也稱為單端直流變換器。雙端直流變換器的磁心可工作在一、三象限，磁心的利用率高。雙端直流變換器有推挽式、全橋式和半橋式三種。2.3.3雙端直流變換器——推挽變換器Q1導(dǎo)通，Q2截止。輸入直流電壓Vin經(jīng)Q1加到變壓器一次繞組NP1兩端，Q1的D-S間電壓VDS1=0，NP1兩端電壓VP1=Vin。由于NP1=NP2，故NP2上的電壓VP1=VP2=VinQ1和Q2均截止。t1時(shí)刻，Q1由導(dǎo)通變?yōu)榻刂梗琋P1繞組中的電流變?yōu)榱?。Q1和Q2承受的電壓均為電源電壓。Q1和Q2均截止。t1時(shí)刻，Q1由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，NP1繞組中的電流變?yōu)榱?。Q1和Q2承受的電壓均為電源電壓Q1截止，Q2導(dǎo)通，Vin經(jīng)Q2加到變壓器一次繞組NP2兩端，變壓器一次電壓極性為上“+”下“-”。Q1

、Q2均截止。變壓器各繞組電壓均為零，在此期間，Lf對(duì)負(fù)載釋放儲(chǔ)能，IL按線性規(guī)律下降，DR1和DR2均導(dǎo)通。2.3.3雙端直流變換器——半橋變換器Q1導(dǎo)通，Q2截止，電流流向如圖2-59所示。這時(shí)Cd1放電，Cd2充電；Vdc1下降，Vdc2上升，但一直保持Vdc1+Vdc2=Vin。Cd1兩端電壓Vdc1經(jīng)Q1加到高頻變壓器Tr的一次繞組Np。忽略Q1管壓降，變壓器一次電壓為0.5Vin，極性為上“+”下“-”。Q2的D-S極間電壓Vin。Q2導(dǎo)通，Q1截止。此時(shí)Cd2放電，Cd1充電；Vdc2下降，Vdc1上升，但一直保持Vdc1+Vdc2=Vin。Cd2兩端電壓Vdc2經(jīng)Q2加到NP上，變壓器一次電壓為-0.5Vin，極性為下“+”上“-”。Q1的D-S極間電壓為Vin，當(dāng)電路對(duì)稱時(shí)，Vdc1與Vdc2的平均值均為0.5Vin。Q1和Q2都截止，只要變壓器一次磁化電流最大值小于負(fù)載電流，則Vp=0,Vds1=Vds2=0.5Vin。2.3.3雙端直流變換器——全橋變換器Q1、Q4同時(shí)導(dǎo)通，Q2、Q3同時(shí)截止。忽略Q1、Q4及Cr的壓降，變壓器一次繞組電壓為Vin極性為上“+”下“-”。Q2、Q3的D-S間電壓均為Vin。變壓器二次電壓的極性由同名端決定，也為上“+”下“-”，此時(shí)整流二極管DR1導(dǎo)通，DR2截止，儲(chǔ)能電感Lf儲(chǔ)能。Q1、Q2、Q3、Q4都截止，每個(gè)功率開(kāi)關(guān)管的D-S間電壓均為0.5Vin。這時(shí)Lf釋放能量，DR1和DR2均導(dǎo)通，同時(shí)起續(xù)流作用；此時(shí)變壓器磁通保持不變。Q2、Q3同時(shí)導(dǎo)通，Q1、Q4同時(shí)截止。電流回路如圖2-64所示。忽略Q2、Q3以及Cr的壓降為Vin，極性為下“+”上“-”。Q1、Q4的D-S間電壓均為Vin。在變壓器二次回路中，DR2導(dǎo)通，DR1反偏截止，Lf儲(chǔ)能。Q1、Q2、Q3、Q4都截止，每個(gè)功率開(kāi)關(guān)管的D-S間電壓均為0.5Vin。這時(shí)Lf釋放能量，DR1和DR2均導(dǎo)通，同時(shí)起續(xù)流作用；此時(shí)變壓器磁通保持不變。2.4衍生結(jié)構(gòu)——三電平直流變換器三電平變換器的結(jié)構(gòu)演變2.4衍生結(jié)構(gòu)——三電平直流變換器三電平變換器的基本單元Buck變換器的三電平結(jié)構(gòu)的演變過(guò)程2.4衍生結(jié)構(gòu)——三電平直流變換器2.4衍生結(jié)構(gòu)——三電平直流變換器2.4衍生結(jié)構(gòu)——三電平直流變換器2.4衍生結(jié)構(gòu)——三電平