开关电源中阻尼振荡波形
压电陶瓷片
图(1)是一个典型的Buck-Boost电路，如果其电感中电流不连续，一般教材中其开关管集电高压变频柜
极(或漏极)电压波形的波形如图(2)，其中上面曲线纵轴表示开关管T集电极(漏极)电压，下面曲
线表示电感L中电流。
烷基叔丁基醚图(1)
通常，对类似图(1)的开关电源电路分析时，总假定元件是理想的，即：忽略磁材料的非线性，
忽略电感的电阻和电容的等效电阻，忽略晶体管和二极管的管压降，电容的容量足够大因而一个 周期中电容两端电压不变化，等等。而且假定电路已经达到稳态。这个稳态指的是每个周期中占 空比电压电流等与下一个周期相同。
图(2)
图(2)中，从TA到TB这段时间开关管导通，集电极(或漏极)电压接近于零，因电流不连续，电感
中电流已经为零，所以电感中电流从零开始线性上升，电感中储存的能量不断增加。
时刻TB开关管关断，但电感中电流不能突变，故电感中电流经二极管向电容C充电。因为我们
已经假定电容两端电压不会在一个周期中变化，所以电感中电流线性下降，电感中储存的能量向
电容C转移，电感的自感电动势等于电容两端电压，方向上负下正。所以三极管两端电压等于电源
电压加上负载两端电压。
随着电感中储存的能量不断减少，在时刻TC电感中电流降到零，二极管关断。因电感
中电流
不再变化，所以电感的自感电动势为零。既然电感两端电压为零，功率管两端电压降低到电源电 压，TC时刻之后开关管集电极电压出现一个“台阶”。
时刻TD功率管导通，开始重复上一周期过程。
图(3)
但用示波器看功率管集电极电压波形，看到的却是如图(3)那样，时刻TC(二极管关断)到时刻
TD(功率管导通)这段时间里，集电极电压是图中的衰减振荡波形。很多开关电源的初学者感到迷
惑：这是怎么回事？怎么和书上的不一样？甚至怀疑自己的电路有错误。
其实什么问题都没有，这是完全正常的波形。
那么，这样的波形是如何产生的？
这样的波形与图(2)不一样，是由于前面的分析中我们把电路中的元件理想化，忽略了电感
和功率管的分布电容而产生的。
图(4)中把电感的分布电容CL和功率管的分布电容CT画出来了，可以看出，对交流而言，CL
和CT并联，与电感L也是并联。
那么在时刻TB功率管关断，电感必是同时向分布电容CL和CT以及输出滤波电容C充电，CL两
测井电缆
端电压与滤波电容C两端电压相等。时刻TC电感中电流降到零，二极管关断，此时功率管仍关断，
所以时刻TB到TC这段时间里电路如图(5)。可以看出，电感L和分布电容CL及CT构成二阶电路，初
始条件是CL两端电压等于电源的输出电压，电感中电流为零。
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这样一个二阶电路，如果回路中电阻(包括电感的电阻和其它损耗等效电阻)比较大，是过阻
尼的，电容CL两端电压将指数下降，单调减少。如果是欠阻尼的，将产生衰减振荡，即如图(3)
中TC到TD这段时间里那样。关于过阻尼和欠阻尼，参考电路基础类书籍，例如江缉光主编《电路
原理》第7章第2节“二阶电路的零输入响应”。
实际的开关电源中，总是欠阻尼情况，因为过阻尼情况电路中损耗比较大(电感的绕线电阻
大)，开关电源的效率比较低，一般不会那样设计。由此可见，这种衰减振荡实在是正常现像。
衰减振荡意味着分布电容CL中储存的能量逐渐损耗，主要是损耗在电感的绕线电阻中。同时
我们还必须注意到，功率管导通时直流电源向电感L转移的能量在功率管关断时并没有完全向输
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出滤波电容C转移，而是有一部分留在了CL和CT中，并在衰减振荡中损耗于电感的绕线电阻内转
化成热。这显然会使开关电源的效率降低。
不过也不必为此损耗担心，这是因为CL是相当小的，与每个开关周期输出到滤波电容C的能
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