Buck变换器的输出短路火花放电能量及输出本质安全判据

为得出Buck变换器的输出本质安全判据,基于安全火花试验装置,对其输出短路火花放电特性进行了试验研究,发现其放电过程可分为介质击穿、火花产生、火花维持和火花熄灭四个阶段.基于得出的火花放电特性,对其输出短路火花放电能量进行了深入分析,指出对于给定电感的Buck变换器,当负载电阻RL小于给定电感对应的临界电阻RLC时,火花放电能量是关于RL的凹函数;而在RL>RLC时,是关于RL的凸函数.考虑到实际的参数取值范围,进一步指出:RL<RLC时的火花放电能量随RL的增加而增大,且在RL=RLC时达到最大值;而在RL>RLC时,则随着RL的增加,先增大后减小,在增加到特征电阻RL,DCM时达到最大值.得出了变换器在全动态范围内的最危险工况:变换器在输入电压最高及负载电阻等于RL,DCM时工作于DCM,此时,短路火花放电能量达到最大值.基于能量等效,提出了可模拟变换器输出短路放电特性的等效简单电容电路及输出本质安全判据,仿真和试验结果验证了理论分析及所提出判据的正确性和可行性.

交错并联磁集成Buck变换器的输出本质安全研究

为了使电路能以较小的最大输出短路释放能量满足本质安全要求,提出将交错并联磁集成技术应用到传统Buck变换器中,交错并联能有效减小输出总电流纹波,磁集成能有效减小单通道电流纹波。以双通道交错并联磁集成Buck变换器为例进行研究,分析了电路的工作原理和临界电感,CCM和DCM下的电感电流纹波,并进行了输出本质安全判据;最后对所设计的电路进行仿真证明理论分析的正确性,并用试验加以验证。