谐振变换器到底是什么及理想和非理想buck变换器的模型介绍
变换器是常用器件，电子相关专业的朋友对变换器通常较为了解。为进一步增进大家对变换器的认识，本文将基于两点介绍变换器：1.何为谐振变换器，2.理想/非理想buck变换器模型介绍。如果你对变换器抑或本文内容具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。
一、谐振变换器
谐振变换器由开关网络ns、谐振槽路nt、整流电路nr、低通滤波器nf等部分组成，其结构框图由图1所示。在图1中，vg为直流电压源，提供输入功率。开关网络ns将直流能量变换为交流能量，其输出电压vs（t）为一个方波功率信号。vs（t）含有基波和高次谐波，其频谱特性如图2-a所示。vs（t））是谐振槽路nt的输入信号。谐振网络nt是具有带通特性的线性网络。其传输比 定义为输出信号和输入信号之比。电压传输特性 描述了nt的频率响应，其频谱特性如图2-b所示。由图2-c可知，如果nt是一个高q值的谐振网络且 比较接近于 ，则nt的输出信号中只含有vs（t）中的基波，高次谐波分量可以忽略不计。因此整流网络nr的输入信号为一个正弦量。假定整流网络为全波整流器，则整流器的输出为全波整流波形，全波整流波形展开后，含有直流分量和高次谐波分量，其频谱如图2-d所示。从频谱分析观点看，nr的作用相当于“频谱搬移”。假定低通滤波网络nf的转折频率远小于开关频率，其频谱如图2-e所示。
图1 谐振变换器框图
下面简要介绍谐振变换器的调节原理，当开关频率 等于谐振网络的谐振频率时，直流输出电压达到最大值;当开关频率偏离 ，直流输出电量降低， 偏离 越远，直流输出电压越低。因此，谐振变换器是通过改变 与 的偏离程度达到调节输出电压的目的。
图 2 谐振变换器的频谱
依据谐振槽路的类型分类，谐振变换器主要包括三种基本的类型：串联谐振变换器（src）、并联谐振变换器（prc）和串并联谐振变换器（sprc）。
二、理想/非理想buck变换器模型
buck变换器考虑其非理想寄生参数的等效电路如图3所示，其中有源开关功率mosfet等效为开关s和导通电阻rs的串联，二极管d等效为开关d、正向压降vd和导通电阻rd的串联，rl、rc分别为滤波电感l、滤波电容c的等效串联电阻。假设开关元件s的开关周期为ts，导通时间为ton，则占空比d=ton/ts。
图3 考虑寄生参数的非理想buck变换器等效电路
对于ccm模式下考虑电感电流纹波影响的非理想buck变换器，流过电感以及两个开关管上的电流波形如图4所示。
图4 ccm模式下buck变换器各电流波形
设电感电流il（t）在一个开关周期内的最大值为imax，最小值为imin，则电感电流il（t）可以表示为：
用相同的方法便可以得到有源功率开关管s的导通电阻rs和续流二极管d支路中寄生电阻rd折算到电感支路中的等效平均电阻
将续流二极管d支路中寄生电压vd折算到电感支路中的等效平均电压为：
ve=（1-d）vd （9）
电感l本身的等效串联电阻为rl，最后将电感支路上三个串联等效寄生电阻合并，得到电感支路上总的等效平均电阻为：
至此，已经根据能量守恒原理，求出两个开关元件寄生参数的等效平均值，并将他们折算到电感支路中，此时的buck变换器等效电路模型如下图所示。
图5 等效变换后的ccm模式下非理想buck变换器等效电路模型
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图1 谐振变换器框图
下面简要介绍谐振变换器的调节原理，当开关频率 等于谐振网络的谐振频率时，直流输出电压达到最大值;当开关频率偏离 ，直流输出电量降低， 偏离 越远，直流输出电压越低。因此，谐振变换器是通过改变 与 的偏离程度达到调节输出电压的目的。
图 2 谐振变换器的频谱
依据谐振槽路的类型分类，谐振变换器主要包括三种基本的类型：串联谐振变换器（src）、并联谐振变换器（prc）和串并联谐振变换器（sprc）。
二、理想/非理想buck变换器模型
buck变换器考虑其非理想寄生参数的等效电路如图3所示，其中有源开关功率mosfet等效为开关s和导通电阻rs的串联，二极管d等效为开关d、正向压降vd和导通电阻rd的串联，rl、rc分别为滤波电感l、滤波电容c的等效串联电阻。假设开关元件s的开关周期为ts，导通时间为ton，则占空比d=ton/ts。
图3 考虑寄生参数的非理想buck变换器等效电路
对于ccm模式下考虑电感电流纹波影响的非理想buck变换器，流过电感以及两个开关管上的电流波形如图4所示。
图4 ccm模式下buck变换器各电流波形
设电感电流il（t）在一个开关周期内的最大值为imax，最小值为imin，则电感电流il（t）可以表示为：
用相同的方法便可以得到有源功率开关管s的导通电阻rs和续流二极管d支路中寄生电阻rd折算到电感支路中的等效平均电阻
将续流二极管d支路中寄生电压vd折算到电感支路中的等效平均电压为：
ve=（1-d）vd （9）
电感l本身的等效串联电阻为rl，最后将电感支路上三个串联等效寄生电阻合并，得到电感支路上总的等效平均电阻为：
至此，已经根据能量守恒原理，求出两个开关元件寄生参数的等效平均值，并将他们折算到电感支路中，此时的buck变换器等效电路模型如下图所示。
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