接著上面的說，講一下實驗里開關管D1的情況。

圖1

1. 二極管D1短路故障分析

在P=0時二極管D1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D1短路故障不能在P=0時檢測出來。當P=1時二極管D1發(fā)生短路故障，此時二極管D2處于導通狀態(tài)，而二極管D3處于關斷狀態(tài)，電路存在兩個短的分支，一個分支為 L2-D1-D2另一個分支為C1-D1-D2-S，儲存在電感L2和電容C1中的能量通過二極管D2和開關管S迅速釋放，這很容易使二極管D2和開關管S發(fā)生二次故障，因此，圖1中所示的保險絲FU會在D1 發(fā)生短路故障的瞬間爆裂。在該瞬間后，無論是在P=0還是P=1時，由于保險絲斷裂開關管S分支始終處于打開狀態(tài)，并且分支L1-D1-C1-Uin發(fā)生諧振，并且UL1在一段時間內逐漸衰減。與此同時，電流iL2流經(jīng)分支L2-D1-D2。分別考慮二極管D1發(fā)生短路故障后二極管D1的導通電阻rD1,SCF和二極管D2的導通電阻rD2，根據(jù)基爾霍夫電壓定律（KVL），在二極管D1發(fā)生短路故障后電感電壓UL2表示如下：

UL2=iL2(rD1,SCF+rD2)

實際上，UL2此時幾乎等于導通狀態(tài)電壓UD2,on，然后迅速衰減至零。因此，在P=1時的電壓UL2可用于檢測二極管D1短路故障。如上式所示，為了減少噪聲干擾，我們選擇兩個閾值電壓Uth1=UD2,on和Uth2=-UD2,on與UL2進行比較。因此得到判斷二極管D1發(fā)生短路故障診斷邏輯關系為：

由于UL2不是迅速減為0，因此無論在P = 0還是P = 1期間二極管D1發(fā)生短路故障，故障檢測都被延遲兩個開關周期檢測到。

2.二極管D1開路故障分析

在P=1時二極管D1發(fā)生開路故障，此時二極管D2處于導通狀態(tài)，而二極管D3處于關斷狀態(tài)，這和電路正常狀態(tài)情況下一致。在P=0時二極管D1發(fā)生開路故障電感L1的電流流過D2 和D3，根據(jù)基爾霍夫電壓定律（KVL），可以得到UL1=Uin-Uout和UL2=UC1-Uout，電感L1兩端的電壓UL1=Uin-Uout與正常情況下UL1=Uin-UC1不一致，因此可以通過在P=0時判斷二極管D1是否發(fā)生開路故障，根據(jù)公式UL1=Uin-Uout，UL1=Uin-UC1的值均小于0，因此在二極管D1發(fā)生開路故障時UL1的極性與正常情況下一致，此時僅僅通過在P=0時UL1的極性不能作為判斷二極管D1是否發(fā)生開路故障的標志。

因此可以通過UL1- UL2的極性作為二極管D1開路故障的信號，且判斷D1發(fā)生短路故障診斷邏輯關系為：

如果二極管D1在P=0時發(fā)生開路故障，則故障能被立刻檢測出來，如果二極管在P=1發(fā)生開路故障，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周期。

3.實驗結果

圖2  二次型boost變換器二極管D1故障波形圖：（a）二極管D1發(fā)生短路故障時信號P、UL1、UL2波形；（b）圖（a）對應的邏輯信號值；（c）二極管D1發(fā)生開路故障時信號P、UL1、UL2波形；（d）圖（c）對應的邏輯信號值

圖2 為二次型boost變換器的二極管D1故障波形圖，其中二極管D1故障發(fā)生在[t0，t1]之間的某個瞬間?？梢钥闯?，指示二極管D1短路的信號S1在t2時刻由高電平變?yōu)榈碗娖?，因此二極管D1短路故障直到t2時刻才被檢測到，本次 使用Uth1 =0.7和Uth2 =-0.7，在t2信號P由低電平變成高電平且滿足Uth1 <UL2 <Uth2。指示極管D1開路的信號S2在t1時刻由高電平變?yōu)榈碗娖?，因此二極管D1開路故障在t1時刻被檢測到，此時信號P 由高電平變?yōu)榈碗娖角覞M足UL1 <UL2和UL2<0。

實驗結果與理論分析一致，在狀態(tài)P = 0下無法檢測到二極管D1發(fā)生短路故障，在狀態(tài)P = 1下無法檢測到二極管D1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)生的時間點有關。二極管D1開路故障的最大延遲為KT，小于一個開關周期。但是由于在開關管支路電流超過10A后熔斷器斷開后電感電壓UL2才能變?yōu)?，因此二極管D1短路故障將延遲兩個開關周期。