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一隔離型buck-boost變換器的結(jié)構(gòu)分析

教學(xué)過程中可以首先明確Buck、Boost和Buck-Boost變換器是三種最基本的DC/DC變換器，是其它變換器的原始結(jié)構(gòu).一般情況下，多數(shù)教材首先安排了非隔離型Buck-Boost變換器的教學(xué)內(nèi)容，由于常規(guī)Buck-Boost變換器僅僅通過電感向輸出端傳送能量，與基本Buck或Boost變換器的工作原理非常相似，其工作模式（CCM或DCM）的判斷和理解都比較容易.所以本節(jié)講解時(shí)可以首先給出非隔離型Buck-Boost變換器向隔離型Buck-Boost變換器演變的過程，同時(shí)講解為什么能夠這樣演變，演變后的電路結(jié)構(gòu)具有哪些新的特點(diǎn)？然后再進(jìn)行原理分析，就顯得更為順暢，理解的跨度相對較小，對剛接觸功率變換器的學(xué)生來講更容易接受.

1隔離型Buck-Boost變換器的由來

常規(guī)的非隔離型Buck-Boost變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通過開關(guān)的開通和關(guān)斷在電感的兩端產(chǎn)生脈沖電壓，這個(gè)脈沖電壓在不同的時(shí)間間隔，擔(dān)負(fù)著不同的功能.當(dāng)開關(guān)管開通時(shí)電感儲能，輸出電容向負(fù)載提供能量；當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，電感向負(fù)載端釋放能量，為電感磁復(fù)位，如果將該電感分解為同一磁芯的耦合電感，即可用變壓器器件代替該獨(dú)立電感.接著引出如何能夠?qū)崿F(xiàn)與電感一樣的流通路徑和效果？如果在變壓器同一時(shí)刻傳輸能量，則可稱為Forward變換器,該變壓器就是通常意義上只有傳輸功能的兩端口器件；如果在不同時(shí)刻傳輸能量，則可構(gòu)造出隔離型Buck-Boost變換器，也稱為Flyback變換器，此時(shí)的變壓器應(yīng)具有儲存能量的作用。

2具有儲能作用的變壓器模型分析

如果不考慮漏磁通,普通變壓器的原理結(jié)構(gòu)圖和磁路模型,原副邊繞組產(chǎn)生的磁動勢。

二CCM模式下變換器的工作原理分析以

（a）所示的反激變壓器等效電路對（d）所示隔離型Buck-Boost變換器進(jìn)行講解.當(dāng)主開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，能量會儲存在磁芯中；當(dāng)其變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)時(shí)，能量會轉(zhuǎn)移到輸出端，若能量沒有完全轉(zhuǎn)移，即在開關(guān)管再次導(dǎo)通時(shí)還有能量儲存在變壓器中（表現(xiàn)為磁通不為零），就稱變換器工作在連續(xù)模式（CCM）或不完全能量轉(zhuǎn)移模式.反之，如果在變壓器的原理結(jié)構(gòu)圖和磁路模型開關(guān)管再次導(dǎo)通時(shí)已經(jīng)沒有能量儲存在變壓器中（表現(xiàn)為磁通為零），就稱變換器工作在斷續(xù)模式（DCM）或完全能量轉(zhuǎn)移模式.是變換器工作在CCM模式下的等效電路.

三互動環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

為了發(fā)揮學(xué)生的主體作用，關(guān)于變換器的完全能量轉(zhuǎn)移模式，留給同學(xué)們獨(dú)立分析.以5至6位同學(xué)為一組將班級分成若干組別，要求每一組結(jié)合仿真軟件進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)和仿真實(shí)驗(yàn)，然后在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行討論，對比非隔離型變換器的工作模式，比較它們的異同點(diǎn)，再利用電力電子教材中常用的伏秒平衡原理推導(dǎo)輸入與輸出電壓之間的關(guān)系，以增強(qiáng)學(xué)生在課堂中的參與程度，調(diào)動其積極性.

四結(jié)論

本文詳細(xì)地分析了隔離型Buck-Boost變換器的構(gòu)造方法及隔離變壓器的等效電路結(jié)構(gòu)，再進(jìn)一步講解變換器的工作原理，同時(shí)結(jié)合仿真軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)演示，理論分析的同時(shí)又增強(qiáng)了同學(xué)們的直觀認(rèn)識程度，另外合理的安排同學(xué)們獨(dú)立分析和仿真的內(nèi)容，然后進(jìn)行討論和互動，使學(xué)生主動參與到教學(xué)過程中，讓教與學(xué)緊密相結(jié)合.多次講授結(jié)果表明這種講解方法自然流暢，且有利于開拓學(xué)生的學(xué)習(xí)和思維能力，能夠取得積極的課堂效果.

作者：胡雪峰王琳郭蕊代國瑞單位：安徽工業(yè)大學(xué)