輸入并聯輸出串聯有源箝位電流型半橋研究

摘要：針對能饋電子負載低壓大電流輸入、高增益和輸入電流紋波小的要求，這里提出了輸入并聯輸出串聯(PISO)有源箝位電流型半橋電路。該電路可實現所有開關管的零電壓開通，控制簡單，同時增大了輸入電流容量，減小了輸入電流紋波，實現了輸出電壓倍壓。這里給出了在能饋電子負載應用中變換器的變壓器匝比、漏感、次級整流方式和輸入電流恒流控制的設計方法。最后，設計制作了一臺1 V輸入、48 V輸出200 W實驗樣機。實驗結果表明，該電路在低壓大電流輸入情況下工作穩定，滿足能饋電子負載的要求。
關鍵詞：變換器；有源箝位；電流型半橋；能饋電子負載

1 引言
如今，在光伏發電、UPS和能饋電子負載等很多應用場合，由于要并網運行，因此均需要將較低的直流電壓升至380 V或700 V，再通過逆變器變換為工頻交流電。高增益、高效率直流升壓變換器在這些系統中有廣泛應用，此處能饋電子負載要求輸入電壓1 V，輸出電壓48 V，滿載輸入電流200 A，滿載輸入電流紋波小于3％，很多高增益直流升壓變換器難以滿足要求，如移相全橋電路、電流型推挽電路、增加了倍壓單元的Boost電路等均存在一定缺點。故這里給出了PISO有源箝位電流型半橋電路，兩相交錯并聯進一步減小輸入電流紋波，輸出串聯可實現輸出電壓倍壓，輸入電流閉環控制可實現輸入恒流和兩相電路均流。設計制作了一臺1 V輸入、48 V輸出200 W的樣機，實驗結果滿足能饋電子負載的要求，并驗證了該變換器的優良性能。

2 基本原理
圖1示出PISO有源箝位電流型半橋變換器主電路，其中VS1～VS4為主開關管，VSa1～VSa4為箝位開關管，Cc1，Cc2為箝位電容，VS1～VS4占空比的相位分別為0°，180°，90°，270°。單組有源箝位電流型半橋電路的工作原理此處不再闡述，下面主要分析該電路總的輸入輸出波形。

該變換器的電壓增益為：

式中：F=Llk／(T,R)Llk為變壓器漏感，Ts為開關周期，R為負載電阻；n為變壓器初次級匝比；D為主開關管占空比。