倍流同步整流在dc-dc变换器中工作原理分析

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1、倍流同步整流在DC/DC变换器中工作原理分析

2、第1　　摘　要：在低压大电流变换器中倍流同步整流拓扑结构已经被广泛采用。就其工作原理进行了详细的分析说明，并给出了相应的实验和实验结果。AnalysisofCurrent-doublerSynchronousRectifierinDC/DCConvertersCAIYongjun,YEXin(CollegeofElectricalEngineering,ZhejiangUniversity,HangzhouZhejiang310027,China)　　Abstract:Current-doublersynchronousr

3、ectifiertopologyisentofthisconverteriscarriedouttoo,andtheresultsarepresented.　　Keyouseg(this)">　　1）变压器副边只需一个绕组，与中间抽头结构相比较，它的副边绕组数只有中间抽头结构的一半，所以损耗在副边的功率相对较小；　　2）输出有两个滤波电感，两个滤波电感上的电流相加后得到输出负载电流，而这两个电感上的电流纹波有相互抵消的作用，所以，最终得到了很小的输出电流纹波；　　3）流过每个滤波电感的平均电流只有输出电流的一半，与中间抽头结构相比较，在输出滤波电感上的损耗明显减小了；

4、　　4）较少的大电流连接线（highcurrentinter-connection），在倍流整流拓扑中，它的副边大电流连接线只有2路，而在中间抽头的拓扑中有3路；　　5）动态响应很好。　　它唯一的缺点就是需要两个输出滤波电感，在体积上相对要大些。但是，有一种叫集成磁（integratedmagic）的方法，可以将它的两个输出滤波电感和变压器都集成到同一个磁芯内，这样可以大大地减小变换器的体积。2电路基本工作原理　　电路在一个周期内可分为4个不同的工作模式，如图2所示，理想的波形图如图3所示。500)this.style.ouseg(this)">500)this.st

5、yle.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">　　模式1[t0－t1]在t=t0时刻，开关管S1导通，变压器原边两端的电压为正，且有Vp=Vin/2；而开关管S2一直都处于关断状态，由于S1的导通，S2的漏源极电压（Vds2）被钳位到输入电压，即Vds2=Vin。变压器副边电压Vsec为高电平，同步开关管SR1的门极也是高电平，SR1导通。此时，负载的电流等于两个输出电感电流之和，且全部流经SR1。在这个模式下，滤波电感Lo1上的电流是增大的，而电感Lo2上的电流是减小

6、的，它们的电流纹波有相互抵消的作用，所以，负载电流Io的纹波是很小的。　　模式2[t1－t2]在t=t1时刻，S1关断。由于变压器漏感Lk的存在，电流要继续维持原来的方向，所以，如图3(b)中所示，此时在变压器原边存在两个回路，一个是由C1，Coss1，Lk构成，对S1的输出结电容Coss1充电；另一个是由C2，Coss2，Lk构成，对S2的输出结电容Coss2进行放电。最后S1及S2的漏源极电压都被钳位在输入电压的一半，即Vds2=Vds2=Vin/2。同时，变压器原边的电压此时为零，副边也是零，此时，SR1及SR2都处于导通状态，分别对两个输出电感上的电流进行续流

7、。且两个电感上的电流都是减小的，所以，最后得到的输出负载电流（ILo1＋ILo2）是减小的。　　模式3[t2－t3]在t=t2时刻，S2导通。S1处于关断状态，其两端电压也被钳位到输入电压，即Vds1=Vin。由图2(c)中可以看出，变压器原边的电压为负，且等于输入电压的一半，即Vp=－Vin/2。相对应的同步管SR2导通，所有的负载电流都会流经SR2。且输出电感电流ILo2是增大的，ILo1是减小的。但最终得到的负载纹波电流是增大的。　　模式4[t3－t4]在t=t3时刻，S2关断。在这个工作模式下，原边的工作原理同图2(b)正好相反。这时，S1及S2都处于关断状态

8、。存储在变压器原边漏感中的能量对S1及S2输出结电容进行充放电。其中对Coss1是放电，而对Coss2进行充电。变压器原副边的电压都为零，副边的两个同步整流管都被触发导通。两个输出电感上的电流都在不断地减小，所以，总的负载电流是减小的。　　在模式4[t3－t4]后，接着就进入下一个周期。500)this.style.ouseg(this)">3实验及结果　　在前面分析的拓扑基础上，完成了一个输入为DC36V，输出为1V/25A的DC/DC变换器。这个电路中所用到的参数见表1所列，其中所有的参数和图1的主电路中所标注的是相对应的。500)this.st