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降壓式DCDC變換器的制作
（作者未知） 2009/5/5
（接上頁）輸出端的共頻紋波和開關(guān)轉(zhuǎn)換紋波電壓波形
圖3-2-2減小開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出端開關(guān)轉(zhuǎn)換紋波電壓的電路
工頻紋波電壓。當(dāng)所設(shè)計(jì)的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路直接接220 v／50 Hz的交流電網(wǎng)電壓時(shí)，經(jīng)全波整流、濾波后，形成100Hz的脈動(dòng)直流電壓作為開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸入供電壓Ui．該直流脈動(dòng)電壓Ｕi中的脈動(dòng)成分經(jīng)過穩(wěn)壓調(diào)節(jié)后，雖然被減弱了，但是仍有少量部分殘留在輸出電壓uo中，因此就形成了電網(wǎng)工頻紋波電壓。要想減小這種電網(wǎng)工頻紋波電壓在輸出電壓中的殘留成分，就必須加大開關(guān)穩(wěn)壓電源輸入端一次整流濾波電容的容量，并且要提高開關(guān)穩(wěn)壓電源的電壓穩(wěn)定度。
開關(guān)轉(zhuǎn)換紋波電壓。對(duì)于任何一種晶體管，從導(dǎo)通到截止或者從截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)換過程都需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間。如圖3-2-1所示，當(dāng)功率開關(guān)v從截止轉(zhuǎn)向?qū)〞r(shí)，雖然續(xù)流二極管VD上的電壓已經(jīng)反向偏置，但是由于該二極管中少數(shù)載流子的存儲(chǔ)效應(yīng)，二極管中流動(dòng)著的電流不可能立即被關(guān)斷，只有經(jīng)過一段時(shí)間后才能真正地處于截止?fàn)顟B(tài)。這段時(shí)間被稱為二極管的反向截止時(shí)間。在這段時(shí)間內(nèi)，二極管呈現(xiàn)低阻抗，于是輸入電壓通過 功率開關(guān)V、續(xù)流二極管VD可以形成一個(gè)非常大的電流，這個(gè)電流通過回路中的分布電容就會(huì)引起一個(gè)較大的高頻阻尼振蕩，它經(jīng)過平滑濾波以后寄生在輸出電壓中的殘留部分就形成了所謂的開關(guān)轉(zhuǎn)換紋波電壓。此外，當(dāng)功率開關(guān)V從導(dǎo)通轉(zhuǎn)向截止的瞬間，儲(chǔ)能電感L由于自感作用就會(huì)發(fā)生極性顛倒，但續(xù)流二極管VD由于從截止轉(zhuǎn)向?qū)ㄐ枰欢ǖ臅r(shí)間而
仍處于截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)儲(chǔ)能電感L上的反向電動(dòng)勢(shì)可以升得很高，反映到輸出端同樣會(huì)形成開關(guān)轉(zhuǎn)換紋波電壓。減小開關(guān)轉(zhuǎn)換紋波電壓通�？梢圆捎靡韵氯N方法：
①采用導(dǎo)通時(shí)問快、恢復(fù)時(shí)間短的肖特基二極管或快恢復(fù)二極管作為續(xù)流二極管。
②如圖3-2-1所示，在續(xù)流二極管VD兩端并聯(lián)一個(gè)阻容吸收網(wǎng)絡(luò)，電容C1的容量一般取0.0l～0．47 μF，電阻R的阻值一般取1～lOΩ，有時(shí)也可不加電阻。這樣一來，就可以將由續(xù)流二極管恢復(fù)時(shí)間所導(dǎo)致的開關(guān)轉(zhuǎn)換紋波電壓吸收掉。
③像圖3-2-1所示的那樣，在續(xù)流二極管VD的引線中串一電感量很小的電感L1(實(shí)際應(yīng)用中有時(shí)就在續(xù)流二極管VD的管腳引線上串一小磁環(huán)或小磁珠即可)，利用電感上電流不能突變的特性來抑制續(xù)流二極管VD反向恢復(fù)期間內(nèi)的反向電流。
2．功率開關(guān)V的耗散功率Pc的計(jì)算
從開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理可以知道，功率開關(guān)v的耗散功率Pc應(yīng)包括導(dǎo)通期間、截止期間、由導(dǎo)通轉(zhuǎn)向截止的下降期間和由截止轉(zhuǎn)向?qū)ǖ纳仙陂g的所有功率損耗。功率開關(guān)V的Ic、Uce和Pc的波形如圖3-2-3所示。
在功率開關(guān)v導(dǎo)通期間，雖然流過的電流很大，但是由于其工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)，因此集電極與發(fā)射極之間的飽和管壓降Uces卻很小，故導(dǎo)通期間功率開關(guān)V的耗散功率是很小的；在功率開關(guān)V截止期間，雖然集電極與發(fā)射極之間的管壓降很大，但是這時(shí)功率開關(guān)v集電極的截止漏電流Ico幾乎接近于零，故截止期間功率開關(guān)V的耗散功率也仍然是很小的。這就是開關(guān)穩(wěn)壓電源功率損耗小，轉(zhuǎn)換效率高的原因所在。從圖中我們還可以看出，導(dǎo)致開關(guān)穩(wěn)壓電源內(nèi)部功率損耗的主要原因就是由導(dǎo)通轉(zhuǎn)向截止的下降期間和由截止轉(zhuǎn)向?qū)ǖ纳仙陂g所產(chǎn)生的功率損耗。下面我們將分別對(duì)這四個(gè)階段中功率開關(guān)v的功率損耗進(jìn)行計(jì)算，設(shè)導(dǎo)通期間的功率損耗為Pon，截止期間的功率損耗為Poff，趨于導(dǎo)通的上升期間的功率損耗為Pr，趨于截止的下降期間的功率損耗為pF。
圖3-2-3功率開關(guān)V的Ic，Uce和Pc的波形
1.導(dǎo)通期間功率開關(guān)v的功率損耗Pon可由下式計(jì)算出來：
(3-26)
式中Ic為功率開關(guān)V的飽和導(dǎo)通電流，Uces為功率開關(guān)v的飽和導(dǎo)通管壓降。
(1) 截止期間功率開關(guān)v的功率損耗Poff可由下式計(jì)算出來：
(3-27)
式中Ico為功率開關(guān)V截止期間集電極的漏電流，Uc為功率開關(guān)v截止期間集電極與發(fā)射極之間的管壓降。
(2) 功率開關(guān)V趨于導(dǎo)通的上升期間的功率損耗Pr的計(jì)算。假設(shè)功率開關(guān)V趨于導(dǎo)通過程所維持的時(shí)間為Tr，利用線性近似方法我們可以近似地得到上升過程中的電流Ir和電壓Ur分別為:
(忽略Ico) (3-28)
(3-29)
因此，功率開關(guān)V趨于導(dǎo)通的上升期間的功率損耗Pr可由下式計(jì)算出來： ;(3-30) (3)功率開關(guān)V趨于截止的下降期間的功率損耗Pf的計(jì)算。同樣，先假設(shè)功率開關(guān)V趨于截止過程所持續(xù)的時(shí)間為Tf，同理可得下降過程中的電流If和電壓Uf分別為 &n
bsp;(（未完，下一頁）
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