开关晶体导通的时间占整个周期的比率,称为工作周期(Duty Cycle,简称为D),D越大,表示电感充能的时间越长,依照“伏-秒平衡”原理(后面介绍),输出电压一定越高。 (四)公式推导
以下公式推导时作如下假设:
1)开关晶体与二极管均为理想元件,也就是导通时呈短路,不导通时呈断
路。
2)电感不会饱和,且电感值为不变的常数,也就是B-H曲线为线性,且
铜损/铁损忽略不计。
3)电感与输出电容构成的等效滤波器,可以有效的将输出电压滤成纹波很
小的直流电压。或者说,电感与输出电容构成低通滤波器的角频率远低于切换频率。 1. 连续导通模式()公式推导
(1)在开关晶体ON的时间, ①0?t?DTs
vL(t)?VI ()
1tiL(t)?iL(0)??vL(?)d?
L0VIt?iL(0)?L ()
②在t?DTs时,
i(DTiVIDTsLs)?L(0)?L (2)当开关晶体被OFF时, ①DTs?t?Ts,二级管顺偏导通,所以
vL(t)??VO iL(t)?i1tL(DTs)?L?DTvsL(?)d?
?i?VO(t?DTs)L(DTs)L ②当t?Ts时,
i)?iVO(1?D)TsL(TsL(DTs)?L 在稳态操作情况下,iL(0)?iL(Ts),将()代入()得
i(TiVIDTsVO(1?D)TsLs)?L(0)?L?L
()
() () () ()
也就是
VIDTs?VO(1?D)Ts ()
()就是所谓的“伏-秒平衡” 定律。电感的电压,对时间积分一个周期,结果为零,如此才可确保电感器不会饱和。由(),可得输出与输入电压关系式:
VODM??VI1?D,
当工作周期D小于时,输出电压小于输入电压; 当D大于时,输出电压大于输入电压。 (3)电路波形