推挽升壓型耦合電能傳輸系統(tǒng)DC／DC變換器研究
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5 初級品質(zhì)因數(shù)與輸入輸出電壓特性分析
為對系統(tǒng)主要特性進行分析，假設系統(tǒng)工作在諧振狀態(tài)，忽略系統(tǒng)初、次級線圈內(nèi)阻。等效負載輸出功率為：
f0，Lp，Ls及M等參數(shù)不變時，由式(10)，(11)可知，Uin恒定時，即可保證Uo恒定。
對于CPT系統(tǒng)，品質(zhì)因數(shù)Qp過大會使系統(tǒng)損耗增加，從而使CPT傳輸效率降低，對于SP系統(tǒng)，Qp與系統(tǒng)其他參數(shù)的關(guān)系式為：
CPT系統(tǒng)中，f0一般在15～30 kHz之間，此處，Uin=12 V，Uo=360 V，則A=30。令f0=20 kHz，Lp=200 μH，則可得Qp隨Ro變化曲線如圖4所示。再令Ro=50 Ω，則可得Qp隨A變化曲線如圖5所示。由圖4，5可見，不采用推挽變壓器時，若要滿足輸入輸出電壓要求，則Qp最高可達1 200，最低也達到了200，當采用推挽變壓器后Qp大大降低，通過合理選擇n可將Qp控制在合適的范圍內(nèi)。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/175859.htm
6 實驗
按照圖2制作了一臺帶推挽變壓器的CPT系統(tǒng)DC／DC變換器樣機。推挽變壓器采用EI型鐵氧體磁芯，初、次級繞組匝數(shù)分別為6，60，Uin =12V，開關(guān)管采用IRF540，為減少趨膚效應，初、次級繞組及初、次級線圈均采用李茲線繞制，電容采用高壓無感電容，f0=26kHz，Lp=174 μH，Ls=81 μH，Cp=0．22 μF，Cs=0．47 μH。實驗中采用SG3525來產(chǎn)生兩路互補驅(qū)動信號給高速MOSFET驅(qū)動芯片IXDN404，實驗波形如圖6所示。圖6a，b為系統(tǒng)偏離諧振點及系統(tǒng)在諧振點且Ro=100 Ω時變換器波形，圖中由上至下分別為uT、初級發(fā)射線圈兩端電壓uLp、次級收線圈兩端電壓uLs和整流后Uo波形。由于引線電感的存在使開關(guān)管開通關(guān)斷時產(chǎn)生電壓尖峰，盡管次級輸出電壓也存在電壓尖峰，但此電壓尖峰經(jīng)諧振回路后在接收端會被消除。由于推挽變壓器輸出電壓升高10倍，相同輸出功率下，串聯(lián)諧振網(wǎng)絡電流減少10倍，諧振回路損耗由于與電流平方成正比，因此大大降低，故由增加變壓器所帶來的損耗也大大降低，經(jīng)實驗驗證，加入推挽變壓器后，同等輸入輸出電壓及輸出功率條件下，系統(tǒng)輸出效率最高可提高22％。在實驗中還發(fā)現(xiàn)，Uin不變時，改變負載，Po會發(fā)生變化但Uo基本無變化，與理論分析一致。
7 結(jié)論
在低壓輸入高壓輸出的耦合電能傳輸應用場合，僅靠初、次級線圈諧振來升壓存在電壓增益太大從而使系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)過高的缺點，品質(zhì)因數(shù)過高會使耦合電能傳輸損耗增大，效率降低，帶推挽升壓變壓器的耦合電能傳輸系統(tǒng)可利用變壓器進行一次升壓，再由諧振電路進行二次升壓，因此可解決上述問題，由于開關(guān)管共地，驅(qū)動無需隔離，從而使驅(qū)動電路設計變簡單。由于開關(guān)管工作在硬開關(guān)工作模式下，故系統(tǒng)存在開關(guān)損耗，如何使系統(tǒng)工作在軟開關(guān)模式下，從而進一步提高系統(tǒng)傳輸效率是下一步需要解決的問題。
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