高效率雙管正激變換器

遼寧工業大學電子與信息工程學院 王慧寧 孟麗囡

高效率雙管正激變換器

遼寧工業大學電子與信息工程學院 王慧寧 孟麗囡

當雙管正激變換器需要輸出大電流大、小電壓時，會出現輸出整流管因導通壓降大，使得損耗過大，從而導致系統輸出效率低的問題，為解決這一問題，采用同步整流技術，并計算相關器件的參數，仿真結果表明了使用該電路能夠降低輸出紋波值，效率得到大幅度提高。

DC-DC變換器；雙管正激變換器；同步整流；MOSFET

0 引言

雙管正激變換器[1-2]典型的優點就是防止同一橋臂的兩個開關管因死區時間設置不當而導致直接導通的問題，它的開關管承受的電壓小、電路可靠性比較高等特點[3]。在變換器要求輸出低電壓和大電流時，采用二極管整流仍然存在導通損耗太高，使得變換器輸出效率大幅度降低。本文采用低損耗的功率MOSFET管進行輸出整流，因其導通壓降小，使得整體損耗降低，系統效率得到優化。

1 同步整流

本文針對整流二級管在雙管正激變換器低壓大電流輸出時，因自身導通損耗大，造成整體輸出效率不高的問題，本文輸出整流采用導通損耗很小的功率MOSFET管進行，提高了系統的輸出效率。

在工作過程中，整流部分的電壓與其柵極的驅動電壓需同步，并且當其源級和柵極電壓同時為正時才能導通，所以被稱為同步整流[4]，圖1就是使用MOSFET管進行整流的電路圖。

圖1 同步整流的雙管正激變換器結構圖

針對本設計采用的電路結構存在變壓器，直接將副邊電壓作為整流管的驅動信號，將兩者的驅動信號分別接至變壓器副邊的正負端，正好在相位上形成互補，達到輸出整流的目的。

2 參數計算

本文應用上文中設計的雙管正激電路設計了一種輸出電壓為5V，功率為200W的變換器，其中重要器件的參數設計如下：

(1)同步整流管設計

開關管可承受的電壓的最大峰值為：

同步整流管承受的最大峰值電壓應滿足如下公式：

n為變壓器的變比。

(2)輸出濾波器的設計

輸出濾波電感值L應該滿足：

輸出濾波電容值C：

3 仿真結果分析

圖2顯示了輸出整流部分采用二極管時變換器的輸出電壓的紋波圖，輸出電壓的紋波系數約為1%。

圖2 二極管整流的變化器輸出電壓紋波

圖3 MOSFET整流的變化器輸出電壓紋波

圖3為采用MOSFET同步整流管變化器輸出電壓的紋波圖，輸出電壓的紋波系數約為0.6%，與之前使用二極管整流相比，變換器的輸出紋波值降低了很多，使得輸出效率大幅度提高。

4 結論

本文研究了整流二極管在電流比較大、電壓低時損耗比較大，造成能量損失嚴重，為了提高系統整體的輸出效率，本文提出應用同步整流技術，對相關器件的參數進行了設計，仿真結果表明了改進的方法能夠使變換器的輸出效率極大的提高，有一定的工程使用價值。

[1]寧平華,陳樂柱,丁鑫龍,等．雙RCD箝位的雙管正激變換器研究[J]．電源學報,2016,14(3)：124-130．

[2]Meng T,Ben H,Song Y,et al．Analysis and Design of an Input-Series Two-Transistor Forward Converter for High-Input Voltage Multiple-Output Applications[J]．IEEE Transactions on Industrial Electronics,2017(99)：1-1．

[3]張輝,林磊,譚林豐．基于雙管正激的電容器充電電源控制策略研究[J]．電工電能新技術,2017,36(2)：30-36．

[4]夏鯤,譚媛,袁印．一種單相高效率同步整流電源[J]．信息技術,2016,40(11)．

王慧寧（1992—），河北邯鄲人，碩士研究生，現就讀與遼寧工業大學。