電路分析是理解實現(xiàn)和轉(zhuǎn)換器輸出的一個關(guān)鍵方面，因為它涉及通過計算研究各種電氣量，例如節(jié)點電壓和回路電流。

DC/DC 轉(zhuǎn)換器的行為由有助于構(gòu)建電路的組件的交互控制。電路分析是理解實現(xiàn)和轉(zhuǎn)換器輸出的一個關(guān)鍵方面，因為它涉及通過計算研究各種電氣量，例如節(jié)點電壓和環(huán)路電流。

DC/DC轉(zhuǎn)換器電路基礎(chǔ)

DC/DC 轉(zhuǎn)換器是工業(yè)應(yīng)用中電力電子和能源驅(qū)動研究的一個關(guān)鍵方面。為了迎合多種應(yīng)用，重要的是根據(jù)要求實施它們并了解電路行為的細微差別［1］。電壓和電流關(guān)系控制平衡期間轉(zhuǎn)換器電路的設(shè)計。影響這些值的因素有很多，包括電容器中的電壓紋波、電感器引起的電流紋波、平衡狀態(tài)等。

一些基本的DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路圖如圖1所示。如果我們仔細觀察這些電路，它們大多由半導(dǎo)體開關(guān)、二極管、電感器、電容器和直流電源等基本電氣元件組成。這些基本元件的排列和數(shù)量在這些電路中不同，從而產(chǎn)生不同的結(jié)果。電路分析的一般策略是創(chuàng)建和求解一個獨立方程組，以確定設(shè)計條件或求解基本變量。它也可以定義為確定電路中每個元件的電壓和電流 ［2］。

圖 1. 基本 DC-DC 轉(zhuǎn)換器電路圖。EETech 的圖像屬性

電路分析示例

根據(jù)流過電感器的電流，可以將 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的操作分為兩種不同的模式 ［3］。當(dāng)電感器電流始終大于零時，稱為工作在連續(xù)導(dǎo)通模式 （CCM）。在平均電感電流由于低開關(guān)頻率或高負載電阻而低的情況下，轉(zhuǎn)換器被稱為在非連續(xù)導(dǎo)通模式 （DCM） 下運行。

重要的是要知道 CCM 是轉(zhuǎn)換器的首選操作模式，因為它具有提高效率、減少無源器件的組件數(shù)量以及有效使用半導(dǎo)體開關(guān)等優(yōu)點。DCM 中的轉(zhuǎn)換器操作稍微復(fù)雜一些，需要動態(tài)控制。這需要確定電感的最小值，以便維持 CCM 中的操作。

為了簡化電路分析的復(fù)雜性，做了一些近似。這包括假設(shè)負載本質(zhì)上是電阻性的并且輸出電壓的直流分量是無紋波的。此外，在大多數(shù)情況下，電感器和電容器被認為是純的，盡管它涉及小紋波近似。

考慮降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的示例。從圖 2 可以看出，與輸入相比，輸出電壓的極性相反。考慮到電容器在半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通之前已完全充電，很明顯，一旦開關(guān)導(dǎo)通，開關(guān)兩端的電壓就等于電感兩端的電壓。此外，輸出電壓與電容器兩端的電壓相同。一旦開關(guān)關(guān)閉，電感和電容兩端的電壓大小相等但極性相反。

圖 2. （a） 開關(guān)打開和 （b） 開關(guān)關(guān)閉時的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器電路圖。EETech 的圖像屬性

降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的關(guān)鍵電壓和電流波形如圖 3 所示。仔細觀察這些波形，可以通過電流最大值和最小值的差異來確定開關(guān)導(dǎo)通時電感電流的上升。類似地，當(dāng)開關(guān)不導(dǎo)通時，電感電流的下降由最小和最大電感電流值的差值決定。這產(chǎn)生了輸入和輸出電壓之間的關(guān)系：

在○=D/（1?D）。在小號VO=D/（1?D）.VS其中 D 是占空比。

圖 3. 升降壓轉(zhuǎn)換器的輸入電流、二極管電流、電感電流和電感兩端電壓的波形。EETech 的圖像屬性

此外，基于最小電感器電流的方程以及該值必須為零以維持 CCM 操作的事實，可以估計電感的最小值。需要注意的是，當(dāng)占空比小于 0.5 時，升降壓轉(zhuǎn)換器充當(dāng)降壓轉(zhuǎn)換器，而當(dāng)占空比大于 0.5 時，它充當(dāng)升壓轉(zhuǎn)換器。在占空比正好為 0.5 的情況下，輸出電壓值與輸入電壓值相同。