兩種雙管反激型DC/DC變換器的研究和比較

從以上的分析和比較可以看出，改進的雙管反激變換器在寬范圍適應性上有了很大的提高，但整機效率相對下降，其中的一個開關(guān)管電壓應力也有所增大。所以，這兩種雙管反激變換器在性能上各有優(yōu)劣（見表1），在選用這兩種變換器時一般遵循以下原則：在效率要求比較高，但輸入或輸出電壓調(diào)節(jié)范圍不是很寬的場合，可以選用傳統(tǒng)的雙管反激變換器；而在輸入或輸出電壓范圍很寬，但效率要求不是非常高的情況下，可以選用寬范圍雙管反激變換器。當然，選用這兩種變換器的前提是輸入電壓比較高，不然選用單管反激就可以了。

表1 兩種變換器的性能比較

Tab.1 Performance comparison of two converters

4 實驗結(jié)果比較

兩臺分別采用傳統(tǒng)雙管反激和寬范圍雙管反激拓撲的樣機驗證了以上的分析和比較。為了具有可比性，這兩臺樣機的規(guī)格和參數(shù)須保持一致，只是傳統(tǒng)的雙管反激變換器的輸入電壓范圍是250～400V，寬范圍雙管反激的輸入電壓范圍為100～400V。這兩臺樣機的其他規(guī)格和參數(shù)如下：

輸出電壓V_o 24V；

輸出電流I_o 0～4A；

工作頻率f 108kHz；

主開關(guān)S₁及S₂ IRF840；

整流二極管D_R1 Halfof30CPQ100；

變壓器T n=160∶20，L_m=7.2mH，L_s=180μH；

鉗位二極管D₁（D₂） BYV26C。

圖4（a）、（b）、（c）是300V輸入2.5A輸出時傳統(tǒng)雙管反激變換器的主要實驗波形。圖4(a)是變壓器原邊的電壓波形，正向電壓為300V，反向復位電壓大約為200V。圖4(b)是開關(guān)管S₁漏源間的電壓波形，其峰值為300V，然后經(jīng)過一個振蕩降至275V左右。圖4(c)是開關(guān)管S₂漏源間的電壓波形，其峰值為300V，經(jīng)過振蕩降至225V左右。兩個開關(guān)管S₁及S₂的峰值電壓均未超過輸入電壓。

(a) v_T of T (b) v_ds of S₁ (c) v_ds of S₂

(d) v_T of T (e) v_ds of S₁ (f) v_ds of S₂

圖4 實驗波形

Fig.4 Experimental waveform

圖4（d）、（e）、（f）是150V輸入4A輸出時寬范圍雙管反激變換器的主要實驗波形。圖4（d）是變壓器原邊的電壓波形，正向電壓為輸入電壓150V，反向復位電壓大約為200V，已經(jīng)超過輸入電壓，占空比大約為57％，說明該變換器占空比可以大于50％。圖4(e)是開關(guān)管S₁漏源間的電壓波形，其峰值為150V，然后經(jīng)過一個振蕩降至130V左右。圖4(f)是下管S₂漏源間的電壓波形，其峰值為280V，然后經(jīng)過一個振蕩降至220V左右。

兩個主開關(guān)上的漏源電壓值和理論分析的有一定偏差（理論上S₁平臺電壓應該為輸入電壓，S₂平臺電壓應該是輸出電壓折算到原邊的值，約為200V），這是因為在實際工作中變壓器漏感的影響。當S₁關(guān)斷，S₁的漏源電壓上升到輸入電壓，但是，等到S₂關(guān)斷后，由于漏感的影響，S₂的漏源電壓會有一個振蕩，期間會使得S₁的漏源電壓有所下降，而使S₂的漏源電壓略高于理論值。

圖5給出了兩種變換器在滿載(4A)時不同輸入電壓下的效率曲線。效率2是傳統(tǒng)雙管反激變換器的滿載效率曲線，輸入電壓為350V時效率最高，為92％。效率1是寬范圍雙管反激變換器的滿載效率曲線，輸入電壓為350V時效率最高，為89.3％。通過比較可以看到，傳統(tǒng)雙管反激變換器的整機效率要高于寬范圍雙管反激變換器，但是后者的輸入電壓范圍有4倍的變化范圍，有很強的寬范圍適應性。這也進一步驗證了前面的分析。

圖5 滿載4A不同輸入電壓下的效率曲線

Fig.5 Efficiency at full load under different input voltage

5 結(jié)語

不管是傳統(tǒng)的雙管反激DC/DC變換器還是寬范圍雙管DC/DC反激變換器，和單管反激相比都具有主開關(guān)電壓應力低的優(yōu)點。

此外，傳統(tǒng)的雙管反激變換器整機效率比較高，但不能工作在占空比大于50％。因此，適合于高輸入電壓、高性能要求而寬范圍要求不太高的輔助電源或較小功率電源應用。

寬范圍雙管反激變換器的占空比可以大于50％，并且輸入輸出電壓具有寬范圍適應性特別強的D/(1－D)的關(guān)系，因此，適用于高輸入電壓和特別寬輸入電壓范圍的場合。