高效率雙管正激變換器

遼寧工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院 王慧寧 孟麗囡

高效率雙管正激變換器

遼寧工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院 王慧寧 孟麗囡

當(dāng)雙管正激變換器需要輸出大電流大、小電壓時(shí)，會(huì)出現(xiàn)輸出整流管因?qū)▔航荡螅沟脫p耗過大，從而導(dǎo)致系統(tǒng)輸出效率低的問題，為解決這一問題，采用同步整流技術(shù)，并計(jì)算相關(guān)器件的參數(shù)，仿真結(jié)果表明了使用該電路能夠降低輸出紋波值，效率得到大幅度提高。

DC-DC變換器；雙管正激變換器；同步整流；MOSFET

0 引言

雙管正激變換器[1-2]典型的優(yōu)點(diǎn)就是防止同一橋臂的兩個(gè)開關(guān)管因死區(qū)時(shí)間設(shè)置不當(dāng)而導(dǎo)致直接導(dǎo)通的問題，它的開關(guān)管承受的電壓小、電路可靠性比較高等特點(diǎn)[3]。在變換器要求輸出低電壓和大電流時(shí)，采用二極管整流仍然存在導(dǎo)通損耗太高，使得變換器輸出效率大幅度降低。本文采用低損耗的功率MOSFET管進(jìn)行輸出整流，因其導(dǎo)通壓降小，使得整體損耗降低，系統(tǒng)效率得到優(yōu)化。

1 同步整流

本文針對(duì)整流二級(jí)管在雙管正激變換器低壓大電流輸出時(shí)，因自身導(dǎo)通損耗大，造成整體輸出效率不高的問題，本文輸出整流采用導(dǎo)通損耗很小的功率MOSFET管進(jìn)行，提高了系統(tǒng)的輸出效率。

在工作過程中，整流部分的電壓與其柵極的驅(qū)動(dòng)電壓需同步，并且當(dāng)其源級(jí)和柵極電壓同時(shí)為正時(shí)才能導(dǎo)通，所以被稱為同步整流[4]，圖1就是使用MOSFET管進(jìn)行整流的電路圖。

圖1 同步整流的雙管正激變換器結(jié)構(gòu)圖

針對(duì)本設(shè)計(jì)采用的電路結(jié)構(gòu)存在變壓器，直接將副邊電壓作為整流管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將兩者的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別接至變壓器副邊的正負(fù)端，正好在相位上形成互補(bǔ)，達(dá)到輸出整流的目的。

2 參數(shù)計(jì)算

本文應(yīng)用上文中設(shè)計(jì)的雙管正激電路設(shè)計(jì)了一種輸出電壓為5V，功率為200W的變換器，其中重要器件的參數(shù)設(shè)計(jì)如下：

(1)同步整流管設(shè)計(jì)

開關(guān)管可承受的電壓的最大峰值為：

同步整流管承受的最大峰值電壓應(yīng)滿足如下公式：

n為變壓器的變比。

(2)輸出濾波器的設(shè)計(jì)

輸出濾波電感值L應(yīng)該滿足：

輸出濾波電容值C：

3 仿真結(jié)果分析

圖2顯示了輸出整流部分采用二極管時(shí)變換器的輸出電壓的紋波圖，輸出電壓的紋波系數(shù)約為1%。

圖2 二極管整流的變化器輸出電壓紋波

圖3 MOSFET整流的變化器輸出電壓紋波

圖3為采用MOSFET同步整流管變化器輸出電壓的紋波圖，輸出電壓的紋波系數(shù)約為0.6%，與之前使用二極管整流相比，變換器的輸出紋波值降低了很多，使得輸出效率大幅度提高。

4 結(jié)論

本文研究了整流二極管在電流比較大、電壓低時(shí)損耗比較大，造成能量損失嚴(yán)重，為了提高系統(tǒng)整體的輸出效率，本文提出應(yīng)用同步整流技術(shù)，對(duì)相關(guān)器件的參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，仿真結(jié)果表明了改進(jìn)的方法能夠使變換器的輸出效率極大的提高，有一定的工程使用價(jià)值。

[1]寧平華,陳樂柱,丁鑫龍,等．雙RCD箝位的雙管正激變換器研究[J]．電源學(xué)報(bào),2016,14(3)：124-130．

[2]Meng T,Ben H,Song Y,et al．Analysis and Design of an Input-Series Two-Transistor Forward Converter for High-Input Voltage Multiple-Output Applications[J]．IEEE Transactions on Industrial Electronics,2017(99)：1-1．

[3]張輝,林磊,譚林豐．基于雙管正激的電容器充電電源控制策略研究[J]．電工電能新技術(shù),2017,36(2)：30-36．

[4]夏鯤,譚媛,袁?。环N單相高效率同步整流電源[J]．信息技術(shù),2016,40(11)．

王慧寧（1992—），河北邯鄲人，碩士研究生，現(xiàn)就讀與遼寧工業(yè)大學(xué)。