[電力電子] Cuk Converter的設計

在Converter的設計中，Cuk converter是很一個很好的例子，它利用兩個電感跟一個電容以及二極體和類比開關，可以成功地達到：
1.   增加或減少DC voltage。
2.   顛倒電壓的極性。
下圖所示為一個典型的Cuk converter電路，我們可以很由開關的兩種狀態，來分析這個電路的行為：

我將分析這個電路的過程，整理為三個步驟：
(i) 先將MOSFET開關切換分成兩種狀態，每一種狀態電感被充電時的跨壓，以及電容被充電時流過電容的電流。
(ii)  再由開關切換的Duty Ratio，還繪製電感跨壓對時間的作圖，以及流過電容的電流對時間的作圖。
(iii)   對於電感，可以Apply “volt-second balance principle”，對於電容可以apply “capacitor amp-second balance”，來求出平衡狀態下，電感電流跟Duty Ratio的關係，和求出電容跨壓跟Duty Ration的關係。我的想法是：之所以感興趣的是電容跨壓，是因為右邊C2電容充多飽，會影響最終輸出的電壓值。
(iv)   有了(iii)所分析的數據，DC conversion ratio當然可以畫出。由DC conversion ratio跟Duty ratio的關係，可以知道理論上可以控制MOSFET開關切換的速度，來達到任意大小的電壓輸出，但輸出的電壓極性跟輸入電壓相反：

(v)   上面幾點討論直流，接下來必須討論直流成分之外的震盪。利用以下的公式：

如此就可以分析在直流成分上震盪的ripple斜率。

整體而言，以我對這個電路的想法，我將此電路理解為，如果在MOSFET的Source跟Drain導通的狀態下：

C1放電。
若MOSFET在OFF的情況下：

C1電容跑到左邊去充電了。