PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器功率開(kāi)關(guān)器件的對(duì)偶

半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件是有極性的，因此在用開(kāi)通與關(guān)斷互為對(duì)偶這一基本原則，以決定開(kāi)關(guān)管或開(kāi)關(guān)二極管的對(duì)偶器件時(shí)，要注意它們的極性。當(dāng) 然，二極管的對(duì)偶器件還是二極管，開(kāi)關(guān)管的對(duì)偶器件也仍然是開(kāi)關(guān)管。

如圖1(a)是一個(gè)串聯(lián)晶體管原電路，如圖1(b)為它的對(duì)偶電路。其中開(kāi)關(guān)管V與V'對(duì)偶，電壓源與電流源對(duì)偶，電阻R與電導(dǎo)G對(duì)偶。電路中各支路 的正方向是給定的，稱(chēng)為有向支路。由有向支路組成的有向圖，可以畫(huà)出任一電路的有向主電路圖。在畫(huà)對(duì)偶有向圖時(shí)，對(duì)偶有向支路必須與 原有向圖中相應(yīng)支路成90°，并了解對(duì)偶圖的正方向規(guī)則。

如圖1 晶體管開(kāi)關(guān)電路

規(guī)則1：原電路中取順時(shí)針?lè)较驗(yàn)榫W(wǎng)孔電流正方向，則對(duì)偶電路中獨(dú)立節(jié)點(diǎn)(才目對(duì)于參考節(jié)點(diǎn))的電壓極性為正。原電路中含無(wú)源元件的有向 支路反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)90°，即得到其對(duì)偶有向支路。

規(guī)則2：原電路中沿網(wǎng)孔電流正方向的電位升U與對(duì)偶電路中流向獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的電流源I對(duì)偶。原電路中含電壓源U的有向支路(電流沿電位升方向) 順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)90°，即得其對(duì)偶有向支路中電流源I的方向。

理想的開(kāi)關(guān)管在導(dǎo)通時(shí)，可以看做是阻值為零的電阻;關(guān)斷時(shí)，可以看做是阻值為無(wú)窮大(∞)的電阻。因此，求對(duì)偶開(kāi)關(guān)管極性時(shí)，含開(kāi)關(guān)管 的有向支路可以和含無(wú)源元件的有向支路一樣處理。于是求對(duì)偶開(kāi)關(guān)管極性的規(guī)則如規(guī)則3。

規(guī)則3：含開(kāi)關(guān)管V的有向支路反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)90°，即得含對(duì)偶開(kāi)關(guān)管V′的有向支路，從而可以確定對(duì)偶開(kāi)關(guān)管V'的極性。

如圖1(a)原電路的有向圖如圖2(a)所示，如圖2(b)為應(yīng)用上述規(guī)則求對(duì)偶有向圖的過(guò)程：應(yīng)用規(guī)則1決定含G的有向支路方向;應(yīng)用規(guī)則2決定含 電流源Ii的有向支路方向;應(yīng)用規(guī)則3決定含V'的有向支路方向，從而可以決定對(duì)偶開(kāi)關(guān)管V'的極性。

最后得到對(duì)偶電路的有向圖，如圖2(c)所示。

如圖2 晶體管開(kāi)關(guān)電路的有向圖

求對(duì)偶開(kāi)關(guān)二極管極性的規(guī)則，以如圖3最簡(jiǎn)單的整流電路為例，說(shuō)明如下：

如圖3 二極管整流電路

如圖3(a)是二極管整流電路，如圖3(b)為其對(duì)偶電路。如圖4說(shuō)明與如圖3(a)對(duì)偶電路有向圖的構(gòu)成過(guò)程。如圖4(a)為原電路的有向圖，如圖 4(b)為求對(duì)偶有向圖的過(guò)程，比較如圖4(b)和如圖2(b)，可見(jiàn)用規(guī)則1、規(guī)則2可以決定含G和含電流源I，的有向支路方向。在決定對(duì)偶二極管 D'的極性時(shí)，注意到如圖3(a)整流電路中，二極管D處于正向?qū)顟B(tài)，則對(duì)偶二極管D'應(yīng)處于反向關(guān)斷狀態(tài)，如圖3(b)所示。

如圖4 二極管整流電路的有向圖

比較如圖3(b)和如圖1(b)，可見(jiàn)對(duì)偶二極管D'和對(duì)偶開(kāi)關(guān)管V'的極性正好相反。求對(duì)偶開(kāi)關(guān)二極管的極性規(guī)則與求對(duì)偶開(kāi)關(guān)管的極性正相反，如規(guī)則4。

規(guī)則4：含二極管D的有向支路順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)90°，即得含對(duì)偶二極管D'的有向支路，從而可以確定對(duì)偶二極管的極性。