两种双管反激型DC/DC变换器的研究和比较
系,所以,这种变换器的输入或输出电压调节范围很宽,特别适合用于超宽范围场合。
图4
从以上的分析和比较可以看出,改进的双管反激变换器在宽范围适应性上有了很大的提高,但整机效率相对下降,其中的一个开关管电压应力也有所增大。所以,这两种双管反激变换器在性能上各有优劣(见表1),在选用这两种变换器时一般遵循以下原则:在效率要求比较高,但输入或输出电压调节范围不是很宽的场合,可以选用传统的双管反激变换器;而在输入或输出电压范围很宽,但效率要求不是非常高的情况下,可以选用宽范围双管反激变换器。当然,选用这两种变换器的前提是输入电压比较高,不然选用单管反激就可以了。
表1两种变换器的性能比较
Tab.1Performancecomparisonoftwoconverters
传统的双管反激
宽范围双管反激
开关电压应力
低
高
整机效率
高
低
宽范围适应性
差
好
4实验结果比较
两台分别采用传统双管反激和宽范围双管反激拓扑的样机验证了以上的分析和比较。为了具有可比性,这两台样机的规格和参数须保持一致,只是传统的双管反激变换器的输入电压范围是250~400V,宽范围双管反激的输入电压范围为100~400V。这两台样机的其他规格和参数如下:
输出电压Vo24V;
输出电流Io0~4A;
工作频率f108kHz;
主开关S1及S2IRF840;
整流二极管DR1Halfof30CPQ100;
变压器Tn=160∶20,Lm=7.2mH,
Ls=180μH;
钳位二极管D1(D2)BYV26C。
图4(a)、(b)、(c)是300V输入2.5A输出时传统双管反激变换器的主要实验波形。图4(a)是变压器原边的电压波形,正向电压为300V,反向复位电压大约为200V。图4(b)是开关管S1漏源间的电压波形,其峰值为300V,然后经过一个振荡降至275V左右。图4(c)是开关管S2漏源间的电压波形,其峰值为300V,经过振荡降至225V左右。两个开关管S1及S2的峰值电压均未超过输入电压。
图4(d)、(e)、(f)是150V输入4A输出时宽范围双管反激变换器的主要实验波形。图4(d)是变压器原边的电压波形,正向电压为输入电压150V,反向复位电压大约为200V,已经超过输入电压,占空比大约为57%,说明该变换器占空比可以大于50%。图4(e)是开关管S1漏源间的电压波形,其峰值为150V,然后经过一个振荡降至130V左右。图4(f)是下管S2漏源间的电压波形,其峰值为280V,然后经过一个振荡降至220V左右。
两个主开关上的漏源电压值和理论分析的有一定偏差(理论上S1平台电压应该为输入电压,S2平台电压应该是输出电压折算到原边的值,约为200V),这是因为在实际工作中变压器漏感的影响。当S1关断,S1的漏源电压上升到输入电压,但是,等到 《两种双管反激型DC/DC变换器的研究和比较(第3页)》
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图4
从以上的分析和比较可以看出,改进的双管反激变换器在宽范围适应性上有了很大的提高,但整机效率相对下降,其中的一个开关管电压应力也有所增大。所以,这两种双管反激变换器在性能上各有优劣(见表1),在选用这两种变换器时一般遵循以下原则:在效率要求比较高,但输入或输出电压调节范围不是很宽的场合,可以选用传统的双管反激变换器;而在输入或输出电压范围很宽,但效率要求不是非常高的情况下,可以选用宽范围双管反激变换器。当然,选用这两种变换器的前提是输入电压比较高,不然选用单管反激就可以了。
表1两种变换器的性能比较
Tab.1Performancecomparisonoftwoconverters
传统的双管反激
宽范围双管反激
开关电压应力
低
高
整机效率
高
低
宽范围适应性
差
好
4实验结果比较
两台分别采用传统双管反激和宽范围双管反激拓扑的样机验证了以上的分析和比较。为了具有可比性,这两台样机的规格和参数须保持一致,只是传统的双管反激变换器的输入电压范围是250~400V,宽范围双管反激的输入电压范围为100~400V。这两台样机的其他规格和参数如下:
输出电压Vo24V;
输出电流Io0~4A;
工作频率f108kHz;
主开关S1及S2IRF840;
整流二极管DR1Halfof30CPQ100;
变压器Tn=160∶20,Lm=7.2mH,
Ls=180μH;
钳位二极管D1(D2)BYV26C。
图4(a)、(b)、(c)是300V输入2.5A输出时传统双管反激变换器的主要实验波形。图4(a)是变压器原边的电压波形,正向电压为300V,反向复位电压大约为200V。图4(b)是开关管S1漏源间的电压波形,其峰值为300V,然后经过一个振荡降至275V左右。图4(c)是开关管S2漏源间的电压波形,其峰值为300V,经过振荡降至225V左右。两个开关管S1及S2的峰值电压均未超过输入电压。
图4(d)、(e)、(f)是150V输入4A输出时宽范围双管反激变换器的主要实验波形。图4(d)是变压器原边的电压波形,正向电压为输入电压150V,反向复位电压大约为200V,已经超过输入电压,占空比大约为57%,说明该变换器占空比可以大于50%。图4(e)是开关管S1漏源间的电压波形,其峰值为150V,然后经过一个振荡降至130V左右。图4(f)是下管S2漏源间的电压波形,其峰值为280V,然后经过一个振荡降至220V左右。
两个主开关上的漏源电压值和理论分析的有一定偏差(理论上S1平台电压应该为输入电压,S2平台电压应该是输出电压折算到原边的值,约为200V),这是因为在实际工作中变压器漏感的影响。当S1关断,S1的漏源电压上升到输入电压,但是,等到 《两种双管反激型DC/DC变换器的研究和比较(第3页)》