输出滤波电容侧并联交错并联双管正激变换器原理及仿真研究.doc

输出滤波电容侧并联交错并联双管正激变换器原理及仿真研究摘 要：如今高电压输入的隔离型DC-DC双管正激变换器被广泛应用。但双管正激变换器工作占空比必须小于0.5，会造成整流输出脉动大、利用率不高等缺点。因此，产生了交错并联双管正激DC-DC变换器，其除了保留双管正激变换器无桥臂直通等优点外，变换器的开关频率和输出功率得到提高，电流脉动及滤波器尺寸减小。本文对在输出滤波电容侧并联的交错并联双管正激变换器进行了理论，分析其优缺点，应用MATLAB仿真软件对零电压转换的交错并联双管正激变换器进行了仿真实验，在仿真中不断优化电路参数，对仿真结果进行了分析。 关键词：滤波电容；交错并联；双管正激 0引言 经过多年的发展，开关电源技术取得了很大的成功，但由于其结构复杂、涉及的元器件较多的缺点，且需要降低成本、提高可靠性，仍有一些问题需要解决。如：电源的设计和生产需要较高的电力电子技术支持；需要根据实际经验来进行电路的调试，有一定的难度。针对第一个问题，目前各种开关电源虽然形式多样、结构不一，但大都由几种基本的DC-DC变换器拓扑组合而成。针对第二个问题，随着计算机软、硬件的发展及仿真技术的不断完善，人们可以利用先进的仿真技术，结合仿真软件（如PSPICE、MATLAB等软件）来解决开关电源开发、设计和生产中存在的问题。 1交错并联双管正激变换器的原理分析 交错控制是指各变换单元的工作频率和工作占空比相同，相邻变换单元之间的移相角为36０°/N。(其中 N是变换单元数)。两个双管正激变换器进行交错有两种组合方法：一种是两个双管正激变换器并联在输出电容两端，两个变换器有自己的滤波电感，称为在输出滤波电容测并联的交错并联双管正激变换器；另一种是两个双管正激变换器并联在续流二极管两端，他们共用一个滤波电感。两路双管正激变换器采用交错控制，即控制脉冲之间移相１８０°。 2在输出滤波电容侧并联的交错并联双管正激变换器 如图1为在输出滤波电容侧并联的交错并联双管正激变换器电路图。一个周期中，交错并联变换器中每一路双管正激变换器的输出滤波电感电流波形如图所示： 开关M1和M2同时开通后，两电感的电流变化率如下式： 因为 和 ，所以滤波电感的电流脉动为： 当其中任何一个双管正激变换器开通时，输出电流的变化率为： 当两个双管正激变换器均关断时，输出电流的变化率为： 因此输出端的电流脉动为： 交错并联变换器与单个双管正激变换器的输出脉动的比为： 在输出电容侧并联的组合变换器各元件的参数不完全一致，如开关管的导通压降不同、二极管的反向恢复时间和电荷不同、变压器的漏感不同等，都将造成两个并联运行的双管正激变换器不均流。 3在输出滤波电容侧并联的交错并联双管正激变换器仿真分析 在输出滤波电容侧并联的组合变换器的仿真电路图及波形如下： 1）由图3可知，输出滤波电容的电流纹波系数为： 由以上计算可知，本电路滤波电容的电流纹波系数很小，可看作为零。 2）输出电压的纹波系数： 由图可知，输出端的电压纹波很小，几乎为零。 4）输出电压的波形 由图可知，本电路输出电压的开环响应速度快。由以上的仿真分析可知，输出续流二极管侧并联的组合电路滤波电感纹波小，输出电容电压纹波小，输出电压纹波小，且使用的元器件较少。 4结论 在中功率场合下双管正激变换器具有电压应力低，且可靠性高等优点。交错并联双管正激变换器在保留其优点的同时，克服了副边电压应力高、电压和电流脉动大及变压器磁芯利用率低等缺点。在输出电容侧并联的组合变换器中，每个双管正激变换器通过交错并联，增大了变换器的容量、减小输出电流脉动。 1