多倍压输入DC／DC变换器最优拓扑结构研究.pdf

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1、第17卷第3期鼋涤挂石网V0l_17No．32014年3月P0WERSUPPLYTECHNOLOGIESANDAPPLICATIONSMarch．2014多倍压输入DC／DC变换器最优拓扑结构研究黄小伟，张兵(天水七四九电子有限公司，甘肃天水741000)摘要：讨论了在多倍压输入情况下，合理选择DC／DC变换器拓41、结构的方法，并进行了原理性分析。通过各种拓扑结构的分析对比，得出了多倍压输入情况下最优拓扑结构。提供了详细的试验波形，充分验证了所得结论的正确性，为后续开发者提供了参考。关键词：电路拓扑；多倍

2、压；DC／DC变换器ResearchonOptimumTopologyofMultiplexedInputVoltageDC／DCConverterHUANGXiao-wei，ZHANGBingAbstract：ThemethodofreasonableselectionDC／DCConverterTopologyinmultiplexedinputvoltageisdiscussed，anditsworkingprinciplesisanalysed，Throughanalysisandcompariso

3、nofvarioustopologies，anOptimumTopologysofMultiplexedInputVohageDC／DCConverterisproposed，Furthermore，thispaperpresenteddetailedexperimentalwaveformsthatvalidatedthedesignandprovidedreferenceforsubsequentdevelopers．Keywords：circuittopology；nmhiplexedinputvol

4、tage；DC／DCconve~er；中图分类号：TM46文献标志码：A文章编号：0219-2713(2014)03—0026—00近年来，随着电力电子技术发展，各个领域对DC电源变换器安全正常工作，另外在一些供电系电源的体积、效率、使用条件和使用环境要求越来统，也采用备用电池或源端电容储能以防止供电母越高。多倍压输入DC／DC变换器在一些工业设备、线电压跌落造成DC／DC变换器不能正常工作，这种军用装备中使用越来越多，特别是军用领域可靠性情况下，要求DC／DC变换器输入电压范围很宽。下要求很高，若供电系统

5、电压波动较大，也要求DC／面通过分析在宽范围使用时，几种不同拓扑结构的优缺点，得出不同使用条件下的最优拓扑结构。收稿日期：2013—12—24—26一国姘1拓扑结构分析对比在进行变换器的任何设计之前，首先要选择电路的拓扑。这是一项非常重要的工作，其他所有设计选择，包括元器件选择、磁性元件设计、环路补偿等都在此基础上。由于应用中多倍压输入DC／DC变图2连续模式下功率开关管电压波形换器以中小功率隔离式拓扑结构为主，在本文只讨(1)论最常用的几种中小功率隔离式拓扑结构，其他类类似不再讨论。式中：D为占空比。1．

6、1多倍压输入情况下。变换器工作模式分析由于输出电容C

7、，对漏源间电压的箝位作用，其箝位值与输出电压的关系为多倍压输人情况下，会使DC／DC变换器占空比己=+rtUo(2)变化很大，而对变换器而言，能够实现的占空比是式中：忽略二极管VD压降：有最大值和最小值限制的。实际占空比的选取应在为输出电压；0．1～0．8t’1。n为变压器变比。多倍压输入情况下，会使DC／DC变换器功率器另外，由于反激式变压器气隙的存在。增大了件承受更大的电压应力，由于场效应管漏源击穿电变压器初次级之间的漏感，而漏感能量无传递通压曰越大

8、，导通电阻尺。越大，会影响DC／DC电路，所以它以高压尖峰的形式表现出来。设计上一源变换器效率和可靠性。另外，输出肖特基反向击般采用RCD吸收该尖峰或减小初次极漏感．而穿电压较低，一般U．<200V，且越大，正向导RCD吸收该尖峰有能量损耗，所以要尽量减少漏通压降越大，而肖特基电压应力主要取决于初级场感，而减小漏感最直接的方法是增加初次耦合，采效应管的电压应力，为了提高电源效率和可靠性，用增加初级电感量和增加初次各绕组的匝数。这样要选用开关场效应管上应力小的拓扑结构。反激式DC／DC变换器主要应用于小功率和

9、输入输1．2各种拓扑结构对比出电压较高的场合。如图2中振铃波形主要由变压(1)单端反激式拓扑结构分析器漏感和杂散电容能量泄放而形成。反激式拓扑结构是当功率开关管导通时，在变由式(1)和式(2)可得占空比的公式压器的初级线圈中储存能量。当功率开关管截止D丽nUo(3)时，初级线圈中储存的能量再通过次级线圈释放给输人电压翻倍后占空比变为负载，图1和图2分别是单端反激式拓扑结构基本nUDD2=瓦丽nUo>o工作原理图和