输入并联输出串联有源箝位电流型半桥研究

摘要：针对能馈电子负载低压大电流输入、高增益和输入电流纹波小的要求，这里提出了输入并联输出串联(PISO)有源箝位电流型半桥电路。该电路可实现所有开关管的零电压开通，控制简单，同时增大了输入电流容量，减小了输入电流纹波，实现了输出电压倍压。这里给出了在能馈电子负载应用中变换器的变压器匝比、漏感、次级整流方式和输入电流恒流控制的设计方法。最后，设计制作了一台1 V输入、48 V输出200 W实验样机。实验结果表明，该电路在低压大电流输入情况下工作稳定，满足能馈电子负载的要求。
关键词：变换器；有源箝位；电流型半桥；能馈电子负载

1 引言
如今，在光伏发电、UPS和能馈电子负载等很多应用场合，由于要并网运行，因此均需要将较低的直流电压升至380 V或700 V，再通过逆变器变换为工频交流电。高增益、高效率直流升压变换器在这些系统中有广泛应用，此处能馈电子负载要求输入电压1 V，输出电压48 V，满载输入电流200 A，满载输入电流纹波小于3％，很多高增益直流升压变换器难以满足要求，如移相全桥电路、电流型推挽电路、增加了倍压单元的Boost电路等均存在一定缺点。故这里给出了PISO有源箝位电流型半桥电路，两相交错并联进一步减小输入电流纹波，输出串联可实现输出电压倍压，输入电流闭环控制可实现输入恒流和两相电路均流。设计制作了一台1 V输入、48 V输出200 W的样机，实验结果满足能馈电子负载的要求，并验证了该变换器的优良性能。

2 基本原理
图1示出PISO有源箝位电流型半桥变换器主电路，其中VS1～VS4为主开关管，VSa1～VSa4为箝位开关管，Cc1，Cc2为箝位电容，VS1～VS4占空比的相位分别为0°，180°，90°，270°。单组有源箝位电流型半桥电路的工作原理此处不再阐述，下面主要分析该电路总的输入输出波形。

该变换器的电压增益为：

式中：F=Llk／(T,R)Llk为变压器漏感，Ts为开关周期，R为负载电阻；n为变压器初次级匝比；D为主开关管占空比。