主转换电路参数确定

文章摘要：在图中，如果输出电感L2较小，负载电阻较大或开关周期较大时，将出现电感电流已下降到0，新的周期还没有开始的情况；在新周期电感电流从0开始线性增加，这种工作方式称电感电流不连续模式。如果输入功率一定，变换器只要经过计算合理选取器件参数，便可以工作在断续电流模式（DCM）。这样可以提高轻载时功率变换效率，能量完全传递，避免在连续状态时轻载导致电感中电流变负引起的循环能量增大、导通损耗增加、功率变换效率降低，但是这样会导致MOSFET和续流二极管有较高的峰值电压和电流。为了克制由负载变化较大而引起的问题，可以使用变值扼流器，即电感数值随着通过它本身的电流而变化。当小电流通过时，电感值大，随电流增加电

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　　在图中，如果输出电感L2较小，负载电阻较大或开关周期较大时，将出现电感电流已下降到0，新的周期还没有开始的情况；在新周期电感电流从0开始线性增加，这种工作方式称电感电流不连续模式。

　　如果输入功率一定，变换器只要经过计算合理选取器件参数，便可以工作在断续电流模式（DCM）。这样可以提高轻载时功率变换效率，能量完全传递，避免在连续状态时轻载导致电感中电流变负引起的循环能量增大、导通损耗增加、功率变换效率降低，但是这样会导致MOSFET和续流二极管有较高的峰值电压和电流。为了克制由负载变化较大而引起的问题，可以使用变值扼流器，即电感数值随着通过它本身的电流而变化。当小电流通过时，电感值大，随电流增加电感值却逐渐变小。但是这一方法由于变值电感的电感值变化引起了变换器滤波器截止频率的变动，使设计复杂化，往往使闭环控制系统变得很不稳定。由于航空航天应用要求非常高的可靠性和稳定性，所以经过综合考虑，本设计使转换器工作在DCM状态。

　　临界状态为

　　即当L2，小于此值时，电路工作在DCM模式，但兼顾功率因数，所以L2又不能太小。‰为输出电压，Po为斩波器输出功率，Po＝IoVo，R为负载阻值，fs为开关频率，Ts为开关周期，toff为开关管关断时间，D1为MOSFET导通时间占空比，D1为MOSFET断开时间占空比，D1＋D2=1。

　　流经电容的电流为流经电感的电容减掉负载的电流，电容电流所产生的电压成为纹波电压，其值为，为关断时间占空比；t1、t2为纹波两个相邻的波谷与波峰的时间点。

　　转换器输出电压要求纹波尽量小，所以从式（8－8）中可以看出，可以减小载波周期提高频率，或增大输出电感，L2、电容C28：的值。但是要保持转换器工作在断续状态下，电感就不能太大；且其值过大功率比较大，功耗能量也比较多，所以综合考虑选择载波频率为20kHz，而电感和电容值并不是很大。

　　在式（8－7）中，L1和D2为固定值时，降压转换器是否工作在断续模式取决于R值。当R数值增大时，工作状态将从连续变为断续。如果R和D2 Ta为固定值时，则电感L1，小于式（8－7）中的数值时，工作状态由连续变为断续模式。当R增大时（即Ta减小），则保持开关变换器在断续状态工作的L1，降低。

　　本设计应用场合比较特殊，为航天用储能飞轮能量释放控制，所以不同于一般的整流变换。一般情况下源端所提供的功率、幅值和频率都是固定的，但是本设计的应用对象所提供的功率逐渐降低，幅值和频率也逐渐减小，开关管开通和关断的时间也随之改变（变长），所以设计所用的参数由不能完全按照上述的公式进行计算得出，只能大概提供参考数值。