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節范圍不是很寬的場合，可以選用傳統的雙管反激變換器；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 實驗結果比較

兩臺分別采用傳統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，這兩臺樣機的規格和參數須保持一致，只是傳統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格和參數如下：

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)是開關管S₁漏源間的電壓波形，其峰值為300V，然后經過一個振蕩降至275V左右。圖4(c)是開關管S₂漏源間的電壓波形，其峰值為300V，經過振蕩降至225V左右。兩個開關管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)是開關管S₁漏源間的電壓波形，其峰值為150V，然后經過一個振蕩降至130V左右。圖4(f)是下管S₂漏源間的電壓波形，其峰值為280V，然后經過一個振蕩降至220V左右。

兩個主開關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關斷，S₁的漏源電壓上升到輸入電壓，但是，等到S₂關斷后，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 結語

不管是傳統的雙管反激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電壓應力低的優點。

此外，傳統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)的關系，因此，適用于高輸入電壓和特別寬輸入電壓范圍的場合。