圖1  二次型的boost變換器

1. 二極管D2短路故障分析

在P=1時二極管D2發(fā)生短路故障和電路正常狀態(tài)情況下一致，因此二極管D2短路故障不能在P=1時檢測出來。當(dāng)P=0時二極管D2發(fā)生短路故障，此時二極管D1處于導(dǎo)通狀態(tài)，二極管D3處于關(guān)斷狀態(tài)，由于二極管D1和二極管D2同時處于導(dǎo)通狀態(tài)，電感L2被短路。分別考慮二極管D2發(fā)生短路故障后二極管D2的導(dǎo)通電阻rD2,SCF和二極管D1的導(dǎo)通電阻rD1，根據(jù)基爾霍夫電壓定律（KVL），在P=0時二極管D2發(fā)生短路故障后電感電壓UL1=Uin-UC1，UL2=iL2(rD2,SCF+rD1)，因此在P=0時二極管D2發(fā)生短路故障后，UL2>0的值不同于正常情況下UL2=UC1-Uout<0，因此二極管D2短路故障可以在P=0時檢測到。可以得到判斷D2發(fā)生短路故障診斷邏輯關(guān)系為：

如果二極管D2在P=0時發(fā)生短路故障，則故障能被立刻檢測出來，如果二極管在P=1發(fā)生短路故障，則故障需要延遲到P=0才能被檢測出來，最長延遲時間為KT，延遲時間小于一個開關(guān)周期。

2、二極管D2開路故障分析

在P=0時二極管D2發(fā)生開路故障和電路正常狀態(tài)情況下一致，因此二極管D2開路故障不能在P=0時檢測出來。當(dāng)P=1時二極管D2發(fā)生開路故障，此時二極管D1處于導(dǎo)通狀態(tài)，二極管D3處于關(guān)斷狀態(tài)。根據(jù)基爾霍夫電壓定律（KVL），此時電感電壓可以表示為：UL1=Uin-UC1和UL2=UC1。電感L1兩端的電壓在P=1時二極管D2發(fā)生開路故障后UL1=Uin-UC1<0與正常情況下UL2=UC1>0不一致，因此二極管D2發(fā)生開路故障P=1時檢測到。可以得到判斷D2發(fā)生開路故障診斷邏輯關(guān)系為：

如果二極管D2在P=1時發(fā)生開路故障，則故障能被立刻檢測出來，如果二極管D2在P=0發(fā)生開路故障，則故障需要延遲到P=1才能被檢測出來，最長延遲時間為(1-K)T，延遲時間小于一個開關(guān)周期。

3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

圖2  二次型boost變換器二極管D2故障波形圖：（a）二極管D2發(fā)生短路故障時信號P、UL1、UL2波形；（b）圖（a）對應(yīng)的邏輯信號值；（c）二極管D2發(fā)生開路故障時信號P、UL1、UL2波形；（d）圖（c）對應(yīng)的邏輯信號值

圖2為二次型boost變換器的二極管D2故障波形圖，二極管D2故障發(fā)生在[t0，t1]之間的某個瞬間。可以看出，指示二極管D2短路的信號S3在t1時刻由高電平變?yōu)榈碗娖剑虼硕O管D2短路故障在t1時刻被檢測到，此時信號P由高電平變成低電平且滿足UL1<0和UL2>0。指示二極管D2開路的信號S4在t1時刻由高電平變?yōu)榈碗娖剑虼硕O管D2開路故障在t1時刻被檢測到，此時信號P由低電平變成高電平且滿足UL1<0和UL2>0。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果前兩節(jié)中分析的結(jié)果相同，在狀態(tài)P = 1下無法檢測到二極管D2發(fā)生短路故障，在狀態(tài)P = 0下無法檢測到二極管D2發(fā)生開路故障。可以看出，檢測故障的最大檢測延遲與故障發(fā)生的時間點(diǎn)有關(guān)。二極管D2短路和開路故障的最大延遲為KT和(1-K)T，小于一個開關(guān)周期。