文献综述(或调研报告):
在基本的Boost DC/DC变换器中引入隔离变换器可以使变换器的输入电源与负载之间实现电气隔离,提高变换器运行的安全可靠性和电磁兼容性。同时,选择适当的变压器变比还可匹配电源电压Vs与负载所需的电压Vo,即使两者相差很大,也能使DC/DC变换器的占空比D数值适中而不至于占空比D远小于1,开关管利用率过低或D太接近于1而减小了调控范围。此外,引入了变压器还可能设置多个副绕组输出几个不同的直流电压。主要形式有正激式变换器、反激式变换器、桥式隔离变换器[11]。
如果开关管导通时电源将能量直接传送到负载,成为正激变换器。如果开关管导通时电源将电能转化为磁能储存在电感中,当开关管阻断时再将磁能变为电能传送到负载则称为反激变换器[1]。采用两个或四个开关管的带隔离变压器的多管变换器中,变压器的磁通可在正、反两个方向变化,铁芯的利用率高,这可使变换器铁芯体积减小为等效单管变压器的一半,这种带隔离变压器,磁通可在正、反两个方向变化的多管DC/DC变换器常用于较大功率DC/DC变换。
众所周知,在交流电路中,变压器是一个很好的电压隔离变换器。直流电压却不能简单地用变压器隔离,但它可用一个辅助的交流电源,先把输入的直流电压调制成交流电压,利用变压器隔离变换后,再解调成直流电压作为输出量,但要设法使输出和输入的直流电压保持线性关系[2]。
针对低电压大电流输入场合,推挽正激变换器和隔离型Boost变换器是两种较好的电路方案。推挽正激变换器克服了推挽和正激电路的缺点,具有可抑制偏磁和输入电流脉动减小等优点,整机效率较高,但该电路存在以下问题:① 变压器结构复杂[10]。② 每个开关管的占空比小于 50%,电流有效值较大。③ 输入电流脉动对供电电源(如蓄电池、燃料电池、光伏电池等)的影响大,若在供电电源端采用平波电容器,则电容器损耗大。隔离型Boost变换器具有输入电流连续、功率管占空比可以设计为较大值、功率管电流有效值小、变压器电压小、易绕制、漏感小等特点,有利于实现高效率。但是在实际应用中,隔离型Boost变换器存在着开关关断电压尖峰很大、两开关管不能同时关断以及启动冲击电流很大等问题。
现对阅读文献中的以下几种隔离型Boost变换器进行简要总结。
1 双电感升压变换器
隔离型Boost变换器的典型拓扑[3]如图1,其中输入电感的作用是减小输入电流的纹波,使得变换器可以在较宽的输入电压范围和负载范围内工作。但是该典型拓扑的缺点是开关管的损耗较大,且变换器的增益和减小输入电流纹波有一定的瓶颈。可以通过采用双输入电感的结构获得更高的增益和更小的输入电流纹波,采用谐振倍压结构则可进一步提高变换器增益,同时使整流二极管可以工作在零电流关断状态,采用有源钳位技术可以改善开关管开关损耗大的问题。
