推挽升壓型耦合電能傳輸系統DC／DC變換器研究
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5 初級品質因數與輸入輸出電壓特性分析
為對系統主要特性進行分析，假設系統工作在諧振狀態，忽略系統初、次級線圈內阻。等效負載輸出功率為：
f0，Lp，Ls及M等參數不變時，由式(10)，(11)可知，Uin恒定時，即可保證Uo恒定。
對于CPT系統，品質因數Qp過大會使系統損耗增加，從而使CPT傳輸效率降低，對于SP系統，Qp與系統其他參數的關系式為：
CPT系統中，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。本文引用地址：http://www.104case.com/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、次級繞組匝數分別為6，60，Uin =12V，開關管采用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來產生兩路互補驅動信號給高速MOSFET驅動芯片IXDN404，實驗波形如圖6所示。圖6a，b為系統偏離諧振點及系統在諧振點且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管開通關斷時產生電壓尖峰，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，串聯諧振網絡電流減少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，系統輸出效率最高可提高22％。在實驗中還發現，Uin不變時，改變負載，Po會發生變化但Uo基本無變化，與理論分析一致。
7 結論
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品質因數過高的缺點，品質因數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，由于開關管共地，驅動無需隔離，從而使驅動電路設計變簡單。由于開關管工作在硬開關工作模式下，故系統存在開關損耗，如何使系統工作在軟開關模式下，從而進一步提高系統傳輸效率是下一步需要解決的問題。
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