到式(3)和式(6)
IG
UiT2L
D1D
(9)
由上式可见,临界连续电流与占空比的关系为二次函数。当D1时,临界电流达到最大值2
IGmax
UiT8L
(10)
将式(10)代入式(9)得到
IG4IGmaxD1D
(11)
因临界连续是连续的特例,在降压式变换器中DUo。在给定占空比D时,如负载电流Ui
大于式(11)决定的IG电感电流连续,电压比
Uo与负载无关。如负载电流小于式(11)决定Ui
的IG,则电感电流不连续,波形如图6所示。
f由图可见,在关断时间TOF结束前续流二极管电流就下降到零,此时输出平均电流
Io
1T
12
iONTON
iOFTOF
(12)
式中,TOF是晶体管关断后电流持续时间,式中
图6电感电流不连续时波形图
iON
1LUi
UoTON
iOF
1L
U
o
TOF
稳态时,iONiOF,由式(13)和式(14)得到
TOF
UiUoUo
TON
也可以由伏秒积相等的原则求得上式。将式(15)代入式(12)得到
Io
12T
iONTON
UiUoUo
iONTON
iONUiD2Uo
再将式(13)代入式(16),并考虑到式(10),经整理得到
Io4D2UiUo
IGmax
Uo
(13)(14)(15)(16)(17)
f即UoUi
1
Io
14IG
maxD2
(18)
上式关系示于图7,并将式(6)和式(11)画于同一图上,这就是降压式变换器的标幺外特性。图中曲线A为临界连续曲线,由式(11)决定;曲线A右边为电流连续区,由式(6)决定;而曲线A左边为电流断续区,由式(18)决定。可见在电流断续区,输出电压与输入电压之比不仅与占空比有关,而且与负载电流有关。在讨论中虽然忽略了电感电阻和晶体管压降,但从特性上可以发现,变换器存在很高的非线性内阻。如变换器工作在这一区域,为维持一定的输出与输入电压比,占空比随负载改变非常大。通常功率管在轻载时存储时间长,这样会在低输出电流时变换器失控;如保证不失控,就应降低变换器的开关频率。因此在电路设计时,应以最小输出电流作为电感电流临界连续来设计线圈电感。
图7降压式变换器的标幺外特性
12Boost直流变换器Boost变换器又称为升压变换器,它对输入电压进行升压变换,其电路结构如图8所示。
图8升压变换器电路
1工作原理通过控制开关管V的导通比,可以控制升压变换器的输出电压。电路原理是:设开关管V由信号uG控制,uG为高电平时,V导通,反之,V关断。V导通时,uLUi0iL增加,电感储能增加,同时负载由C供电;V关断时,因电感电流不能突变,iL通过VD向电容C、r