[Fundamental of Power Electronics]-PART I-6.变换器电路-6.2 变换器简单罗列

6.2 变换器简单罗列

变换器的数量可能有无穷种，因此将其全部列出是不可能的。这里给出了一个简单的罗列清单。

首先考虑含单个电感的单输入单输出变换器的类别。可以在电源和负载之间进行连接电感的方法数量是有限的。如果我们假设开关周期分为两个子区间，那么电感应该在第一个子区间内以一种方式连接到电源和负载，而在第二个子区间内以另一种方式连接。我们可以尝试所有可能的组合，来得到此类完整的变换器合集[8-10]。通过消除冗余和简化电路，人们发现了如图6.14所示的八种变换器。变换器的个数计算方式可能根据语言和个人喜好不同而不同。比如，本领域的大多数人不会认为同相buck-boost变换器与反相buck-boost变换器有区别。尽管如此，一般可以说，变换器是由其无功元件，开关和电源以及负载之间连接以及开关如何实现，无功元件值的范围等来确定的。

Fig 6.14 Eight members of the basic class of single-input single-output converters containing a single inductor

前面我们已经讨论了图6.14中的前四个电路，即buck，boost，buck-boost和同相buck-boost。这些变换器产生单极性直流输出电压。使用这些变换器可以增加，减小或者对直流输入进行反转。

变换器5和6可以产生双极性输出电压。变换器5是之前讨论过的H桥电路。变换器6是推挽型电流前馈变换器（current-fed）的非隔离型版本[11-15]。这个变换器也可以输出双极性电压，但其变换比\(M(D)\)是占空比的非线性函数。可以通过使用如图所示的双绕组电感来减少开关器件。这里的电感作用类似于反激变换器中的作用，其将在下一节中进行讨论。当开关1闭合时，使用上边绕组，而开关2闭合时，电流流经下边绕组。在任何给定的瞬间，电流只会在一个绕组中流动。两个绕组的总安匝数是时间的连续函数。这个变换器的优势在于其以地为参考的负载以及使用两个SPST电流双向开关即可实现的双极型电压输出的能力。其隔离版本以及变体已发现可用于高压直流电源应用中。

变换器7和8可以认为是变换器5和6的反转。这些变换器可以实现DC -AC 接口，交流输入电流波形可以具有任意波形和功率因数。

含两个电感的单输入单输出的这类变换器要大得多。其中的一部分在图6.15中列出。在此之前，我们已经讨论和分析过了Cuk变换器。其具有反相的降/升压特点，且具有无脉动输入电流和输出电流。SEPIC（单端主/初级（primary）电感变换器）及其反转电路具有同相降/升压特性。Cuk和SEPIC还具有MOSFET源极接地的理想特性，这简化了栅极驱动电路的设计。具有占空比的二次函数变换比\(M(D)\)的两个电感的变换器也很多。其中一个例子是如图6.15所示变换器4。这个变换器可以由一个晶体管和三个二极管实现。其变换比为\(M(D)=D^{2}\)。该变换器可用于需要大幅降低直流电压的非隔离应用中，或用于工作点变化较大的应用中。

Fig 6.15 Several members of the basic class of single-input single output converters containing two inductors.