1-3．反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源
1-3-1．反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源的工作原理
    圖1-7是另一種串聯(lián)式開關(guān)電源,，一般稱為反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源,。這種反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源與一般串聯(lián)式開關(guān)電源的區(qū)別是，這種反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源輸出的電壓是負電壓,，正好與一般串聯(lián)式開關(guān)電源輸出的正電壓極性相反,；并且由于儲能電感L只在開關(guān)K關(guān)斷時才向負載輸出電流，因此,，在相同條件下,，反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源輸出的電流比串聯(lián)式開關(guān)電源輸出的電流小一倍,。

    在一般電路中大部分都是使用單極性電源，但在一些特殊場合,，有時需要兩組電源,，其中一組為負電源。因此,，選用圖1-7所示的反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源作為負電源是很方便的,。

    圖1-7中，Ui為輸入電源,，K為控制開關(guān)，L為儲能電感,，D為整流二極管,，C為儲能濾波電容，R為負載電阻,。當控制開關(guān)K接通的時候,，輸入電源Ui開始對儲能電感L加電，流過儲能電感L的電流開始增加,，同時電流在儲能電感中也要產(chǎn)生磁場,；當控制開關(guān)K由接通轉(zhuǎn)為關(guān)斷的時候，儲能電感會產(chǎn)生反電動勢,，使電流繼續(xù)流動,，并通過整流二極管D進行整流，再經(jīng)電容儲能濾波,，然后向負載R提供電流輸出,。控制開關(guān)K不斷地反復接通和關(guān)斷過程,，在負載R上就可以得到一個負極性的電壓輸出,。



    圖1-8、圖1-9,、圖1-10分別是控制開關(guān)K的占空比D等于0.5,、< 0.5、> 0.5時,，圖1-7電路中幾個關(guān)鍵點的電壓和電流波形,。圖1-8-a）、圖1-9-a）,、圖1-10-a）分別為控制開關(guān)K輸出電壓uo的波形,；圖1-8-b）、圖1-9-b）,、圖1-10-b）分別為儲能濾波電容兩端電壓uc的波形,；圖1-8-c）,、圖1-9-c）、圖1-10-c）分別為流過儲能電感L電流iL的波形,。應該特別注意的是,，圖1-8-c）、圖1-9-c）,、圖1-10-c）中的電流波形按原理應該取負值,，但取負值后與前面圖1-5與圖1-6對比反而覺得不好對比和分析，因此,，當進行具體計算時,，一定要注意電流和電壓的方向。
    在開關(guān)接通Ton期間,，控制開關(guān)K接通,，電源Ui開始對儲能電感L供電，在此期間儲能電感L兩端的電壓eL為：

    eL = Ldi/dt = Ui —— K接通期間 （1-19）

    對（1-19）式進行積分得：

    式中iL為流過儲能電感L電流的瞬時值,，t為時間變量,；i(0)為的初始電流，即：控制開關(guān)K接通瞬間之前,，流過儲能電感L中的電流,。當開關(guān)電源工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)時，i(0) = 0 ,，由此可以求得流過儲能電感L的最大電流為：

    iLm =Ui/L *Ton —— K關(guān)斷前瞬間 （1-21）

    在開關(guān)關(guān)斷Toff期間,，控制開關(guān)K關(guān)斷，儲能電感L把電流iLm轉(zhuǎn)化成反電動勢,，通過整流二極管D繼續(xù)向負載R提供能量,，在此期間儲能電感L兩端的電壓eL為：

    eL = Ldi/dt = – Uo —— K關(guān)斷期間 （1-22）

    式中–Uo前的負號，表示K關(guān)斷期間電感產(chǎn)生電動勢的方向與K接通期間電感產(chǎn)生電動勢的方向正好相反,。對（1-22）式進行積分得：

    式中i（Ton+）為控制開關(guān)K從Ton轉(zhuǎn)換到Toff的瞬間之前流過電感的電流,，i（Ton+）也可以寫為i（Toff-），即：控制開關(guān)K關(guān)斷或接通瞬間,，之前和之后流過電感L的電流相等,。實際上（1-23）式中的i（Ton+）就是（1-21）式中的iLm，即：

    i(Ton+) = iLm —— K關(guān)斷前瞬間 （1-24）

    因此,，（1-9）式可以改寫為：

    iL =( Uo/L) *t + iLm —— K關(guān)斷期間 （1-25）

    當t = Toff時iL達到最小值,。其最小值為：

    iLX = (Uo/L)*Toff + iLm —— K接通前瞬間 （1-26）

    反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源輸出電壓一般為負脈沖的幅值。當開關(guān)電源工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)時,，流過儲能電感的初始電流i(0)等于0（參看圖1-8-a））,，即：（1-26）式中流過儲能電感電流的最小值iLX等于0。因此,，由（1-21）和（1-26）式,，可求得反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源輸出電壓Uo為：

    由（1-27）式可以看出,，反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源輸出電壓與輸入電壓與開關(guān)接通的時間成正比，與開關(guān)關(guān)斷的時間成反比,。
    另外,，從圖1-8可以看出，由于反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源,，僅當控制開關(guān)K關(guān)斷期間才產(chǎn)生反電動勢向負載提供能量,。因此，當占空比為0.5時,，輸出電流的平均值Io為流過儲能電感電流最大值的四分之一,；當占空比小于0.5時，輸出電流的平均值Io小于流過儲能電感電流最大值的四分之一（圖1-9）,；當占空比大于0.5時,，輸出電流的平均值Io大于流過儲能電感電流最大值的四分之一（圖1-10）。