四象限D(zhuǎn)C/DC零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振羅氏變換器

整個(gè)重復(fù)周期為：T=t4(28)

則相應(yīng)頻率為：f=1/T(29)

4模式C

模式C是一零電流開關(guān)（ZCS）buck－boost變換器，其等效電路、電流和電壓的波形圖如圖4所示。開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷周期可分為4個(gè)時(shí)間段0～t1，t1～t2，t2～t3和t3～t4。導(dǎo)通時(shí)間為kT=t2，此時(shí)輸入電流流經(jīng)開關(guān)S1和主電感L。輸出電流僅在t4～t3時(shí)間段內(nèi)流經(jīng)負(fù)載電壓V2。整個(gè)周期為T=t4。諧振電路為L(zhǎng)r1－Cr。諧振角頻率為：(30)特征阻抗為：(31)

圖4模式C運(yùn)行

（a）等效電路（b）波形

諧振電流（交流分量）為：(32)

考慮到直流分量，電流峰值為：(33)

4.1時(shí)間間隔0Gt1

當(dāng)t=0時(shí)開關(guān)S1導(dǎo)通，電容Cr上的電壓等于負(fù)載電壓V2。源電流以斜率（V1＋V2）/Lr1線性增加，但始終比負(fù)載恒定電流IL小，因此諧振電容Cr上無(wú)電流流過(guò)。當(dāng)t=t1時(shí)，源電流等于負(fù)載恒定電流IL，此時(shí)t1為：(34)

相應(yīng)的位移角為：(35)

在t=0時(shí)開關(guān)S1導(dǎo)通之前，續(xù)流二極管D2導(dǎo)通。因此諧振電容Cr上的電壓vC在這一階段等于V2。

4.2時(shí)間間隔t1～t2

在這一時(shí)間段，電流流過(guò)諧振電容Cr，電路Lr1－Cr諧振，電流波形為一正弦函數(shù)曲線。當(dāng)過(guò)峰值后，電流下降至IL，如果變換器工作在準(zhǔn)諧振狀態(tài)，則在t=t2時(shí)電流下降到零，開關(guān)S1關(guān)斷。這一時(shí)間長(zhǎng)度為：(36)

同時(shí)，電容Cr上的電壓也是一正弦函數(shù)。諧振振幅等于V1。當(dāng)t=t2時(shí)，電容上的電壓vc相應(yīng)的電壓值Vco為：

Vco=V1－V2＋V1sin(π/2＋α1)

=V1(1＋cosα1)－V2(37)

4.3時(shí)間間隔t2～t3

由于開關(guān)S1關(guān)斷，電容Cr上所充的電量將會(huì)通過(guò)負(fù)載電流IL釋放。因?yàn)樨?fù)載電流IL是一常數(shù)，所以電壓vc在時(shí)間間隔t2Gt3內(nèi)由Vco線性減小，在t=t3時(shí)減小至－|V2|，則這段時(shí)間長(zhǎng)度為：(38)

在這一時(shí)間段，續(xù)流二極管D2由于反向偏置，故不導(dǎo)通。

4.4時(shí)間間隔t3～t4

當(dāng)t=t3時(shí)，電容電壓vc等于負(fù)載電壓V2，這時(shí)續(xù)流二極管D2導(dǎo)通。當(dāng)t=t3時(shí)，主電感上的電流不再流經(jīng)電容Cr，而是流經(jīng)V2。從這時(shí)起，負(fù)載電流續(xù)流流過(guò)主電感L，負(fù)載電壓V2和續(xù)流二極管D2。這一階段的時(shí)間長(zhǎng)度（t4－t3）取決于設(shè)計(jì)要求。若忽略功率損耗，且認(rèn)為I2=IL，我們得出輸入、輸出電流平均值為：(39)(40)

因此，(41)

導(dǎo)通占空比為：k=t2/t4(42)

整個(gè)開關(guān)周期為：T=t4(43)

相應(yīng)的頻率為：f=1/T(44)