PWM DC/DC转换器功率开关器件的对偶

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PWM DC/DC转换器功率开关器件的对偶

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半导体开关器件是有极性的，因此在用开通与关断互为对偶这一基本原则，以决定开关管或开关二极管的对偶器件时，要注意它们的极性。当然，二极管的对偶器件还是二极管，开关管的对偶器件也仍然是开关管。
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如图1（a）是一个串联晶体管原电路，如图1（b）为它的对偶电路。其中开关管V与V'对偶，电压源与电流源对偶，电阻R与电导G对偶。电路中各支路的正方向是给定的，称为有向支路。由有向支路组成的有向图，可以画出任一电路的有向主电路图。在画对偶有向图时，对偶有向支路必须与原有向图中相应支路成90°，并了解对偶图的正方向规则。

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% }) y, |# Q: @2 @- C% m1 C( g! n) S如图1晶体管开关电路
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$ x- g1 c( F. j* _) f# V规则1：原电路中取顺时针方向为网孔电流正方向，则对偶电路中独立节点（才目对于参考节点）的电压极性为正。原电路中含无源元件的有向支路反时针方向转90°，即得到其对偶有向支路。
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规则2：原电路中沿网孔电流正方向的电位升U与对偶电路中流向独立节点的电流源I对偶。原电路中含电压源U的有向支路（电流沿电位升方向）顺时针方向转90°，即得其对偶有向支路中电流源I的方向。
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理想的开关管在导通时，可以看做是阻值为零的电阻；关断时，可以看做是阻值为无穷大（∞）的电阻。因此，求对偶开关管极性时，含开关管的有向支路可以和含无源元件的有向支路一样处理。于是求对偶开关管极性的规则如规则3.
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规则3：含开关管V的有向支路反时针方向转90°，即得含对偶开关管V′的有向支路，从而可以确定对偶开关管V'的极性。
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4 y" w2 I5 L( E% R! D1 z' i如图1（a）原电路的有向图如图2（a）所示，如图2（b）为应用上述规则求对偶有向图的过程：应用规则1决定含G的有向支路方向；应用规则2决定含电流源Ii的有向支路方向；应用规则3决定含V'的有向支路方向，从而可以决定对偶开关管V'的极性。

  ]/ q( Z2 t( b$ L: d最后得到对偶电路的有向图，如图2（c）所示。

如图2晶体管开关电路的有向图
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6 J, ?7 e0 j8 O- O4 i5 a求对偶开关二极管极性的规则，以如图3最简单的整流电路为例，说明如下：

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如图3二极管整流电路
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如图3（a）是二极管整流电路，如图3（b）为其对偶电路。如图4说明与如图3（a）对偶电路有向图的构成过程。如图4（a）为原电路的有向图，如图4（b）为求对偶有向图的过程，比较如图4（b）和如图2（b），可见用规则1、规则2可以决定含G和含电流源I，的有向支路方向。在决定对偶二极管D'的极性时，注意到如图3（a）整流电路中，二极管D处于正向导通状态，则对偶二极管D'应处于反向关断状态，如图3（b）所示。

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如图4二极管整流电路的有向图

比较如图3（b）和如图1（b），可见对偶二极管D'和对偶开关管V'的极性正好相反。求对偶开关二极管的极性规则与求对偶开关管的极性正相反，如规则4.
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规则4：含二极管D的有向支路顺时针方向转90°，即得含对偶二极管D'的有向支路，从而可以确定对偶二极管的极性。

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