PWM DC/DC轉換器功率開(kāi)關(guān)器件的對偶

半導體開(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)二極管的對偶器件時(shí)，要注意它們的極性。當 然，二極管的對偶器件還是二極管，開(kāi)關(guān)管的對偶器件也仍然是開(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)為它的對偶電路。其中開(kāi)關(guān)管V與V'對偶，電壓源與電流源對偶，電阻R與電導G對偶。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)對偶有向圖時(shí)，對偶有向支路必須與 原有向圖中相應支路成90°，并了解對偶圖的正方向規則。

如圖1 晶體管開(kāi)關(guān)電路

規則1：原電路中取順時(shí)針?lè )较驗榫W(wǎng)孔電流正方向，則對偶電路中獨立節點(diǎn)(才目對于參考節點(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D90°，即得到其對偶有向支路。

規則2：原電路中沿網(wǎng)孔電流正方向的電位升U與對偶電路中流向獨立節點(diǎn)的電流源I對偶。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D90°，即得其對偶有向支路中電流源I的方向。

理想的開(kāi)關(guān)管在導通時(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。于是求對偶開(kāi)關(guān)管極性的規則如規則3。

規則3：含開(kāi)關(guān)管V的有向支路反時(shí)針?lè )较蜣D90°，即得含對偶開(kāi)關(guān)管V′的有向支路，從而可以確定對偶開(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)為應用上述規則求對偶有向圖的過(guò)程：應用規則1決定含G的有向支路方向;應用規則2決定含 電流源Ii的有向支路方向;應用規則3決定含V'的有向支路方向，從而可以決定對偶開(kāi)關(guān)管V'的極性。

最后得到對偶電路的有向圖，如圖2(c)所示。

如圖2 晶體管開(kāi)關(guān)電路的有向圖

求對偶開(kāi)關(guān)二極管極性的規則，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)為其對偶電路。如圖4說(shuō)明與如圖3(a)對偶電路有向圖的構成過(guò)程。如圖4(a)為原電路的有向圖，如圖 4(b)為求對偶有向圖的過(guò)程，比較如圖4(b)和如圖2(b)，可見(jiàn)用規則1、規則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處于正向導通狀態(tài)，則對偶二極管D'應處于反向關(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)對偶二極管D'和對偶開(kāi)關(guān)管V'的極性正好相反。求對偶開(kāi)關(guān)二極管的極性規則與求對偶開(kāi)關(guān)管的極性正相反，如規則4。

規則4：含二極管D的有向支路順時(shí)針?lè )较蜣D90°，即得含對偶二極管D'的有向支路，從而可以確定對偶二極管的極性。