图1 二次型的boost变换器
1. 二极管D3短路故障分析
在P=0时二极管D3发生短路故障和电路正常状态情况下一致，因此二极管D3短路故障不能在P=0时检测出来。当P=1时二极管D3发生短路故障，此时二极管D1处于关断状态，二极管D2处于导通状态。在这种情况下，短分支C2-D3-S回路中，储存在电容C2中的能量通过二极管D3和开关管S迅速释放，导致图2.8中的保险丝FU会在二极管D3短路瞬间断开。保险丝断开后，无论P=0或P=1，开关管S支路总是处于断开状态，二极管D1处于导通状态，二极管D2处于关断状态。短分支L2-C1-C2产生谐振后UL2逐渐减为0，同时iL2、UL1减小为0。
为了减少噪声的干扰，本文选择两个阈值电压Uth3=UD1, on和Uth4=-UD1,on，通过一个窗口比较器对UL1进行比较。可以得到判断D3发生短路故障诊断逻辑关系为：
无论二极管D3在P=0还是P=1发生短路故障，故障都会延迟几个周期才被检测出来。
2、二极管D3开路故障分析
在P=1时二极管D3发生开路故障和电路正常状态情况下一致，因此二极管D3开路故障不能在P=1时检测出来。当P=0时二极管D3发生开路故障，此时二极管D1和二极管D2都处于导通状态。此时，由于二极管D3发生开路故障，电感L2没有续流支路释放能量，因此开关管S和二极管D2会收到很大的冲击电压。考虑二极管D3的关断电阻rD3,off，根据基尔霍夫电压定律（KVL）可以得到电感电压UL1=Uin-UC1和UL2=UC1-Uout-rD3,off iL2。电感L2两端的电压在P=0时二极管D3发生开路故障后UL2=UC1-Uout-rD3,offiL2与正常情况下UL2=UC1-Uout不一致，因此二极管D3发生开路故障P=0时检测到。
由于二极管D3的关断电阻rD3,off的值很大，因此在二极管D3发生开路故障后，在P=0时UL2为一个很大的负值，可选择一个阈值电压Uth5(Uth5=-VDC/2)比较UL2判断二极管D3是否发生开路故障。因此得到判断D3发生开路故障诊断逻辑关系为：
如果二极管D3在P=0时发生开路故障，则故障能被立刻检测出来，如果二极管D3在P=1发生开路故障，则故障需要延迟到P=0才能被检测出来，最长延迟时间为KT，延迟时间小于一个开关周期。
3.实验结果
图2 二次型boost变换器二极管D3故障波形图：（a）二极管D3发生短路故障时信号P、UL1、UL2波形；（b）图（a）对应的逻辑信号值；（c）二极管D3发生开路故障时信号P、UL1、UL2波形；（d）图（c）对应的逻辑信号值
图2为二次型boost变换器的二极管D3故障波形图，其中二极管D1故障发生在[t0，t1]之间的某个瞬间。可以看出，指示二极管D3短路的信号S5在t2时刻由高电平变为低电平，因此二极管D3短路故障直到t2时刻才被检测到，根据表5.1中的变换器的元件型号和参数，在此使用Uth3=0.7和Uth4=-0.7，在t2信号P由低电平变成高电平且满足Uth3<UL1<Uth4。指示二极管D3开路的信号S2在t1时刻由高电平变为低电平，因此二极管D3开路故障在t1时刻被检测到，此次选取Uth5=-5V，此时信号P 由高电平变为低电平且满足UL1<0和UL2<Uth5。
实验结果和1 .2 的理论分析的结果相同，在状态P=0下无法检测到二极管D3发生短路故障，在状态P=1下无法检测到二极管D3发生开路故障。可以看出，检测故障的最大检测延迟与故障发生的时间点有关。二极管D3开路故障的最大延迟为KT，小于一个开关周期。但是由于在开关管支路电流超过10A后熔断器断开后电感电压UL1才能变为0，因此二极管D3短路故障将延迟两个开关周期。
