两种双管反激型DC/DC变换器的研究和比较

从以上的分析和比较可以看出，改进的双管反激变换器在宽范围适应性上有了很大的提高，但整机效率相对下降，其中的一个开关管电压应力也有所增大。所以，这两种双管反激变换器在性能上各有优劣（见表1），在选用这两种变换器时一般遵循以下原则：在效率要求比较高，但输入或输出电压调节范围不是很宽的场合，可以选用传统的双管反激变换器；而在输入或输出电压范围很宽，但效率要求不是非常高的情况下，可以选用宽范围双管反激变换器。当然，选用这两种变换器的前提是输入电压比较高，不然选用单管反激就可以了。

表1 两种变换器的性能比较

Tab.1 Performance comparison of two converters

4 实验结果比较

两台分别采用传统双管反激和宽范围双管反激拓扑的样机验证了以上的分析和比较。为了具有可比性，这两台样机的规格和参数须保持一致，只是传统的双管反激变换器的输入电压范围是250～400V，宽范围双管反激的输入电压范围为100～400V。这两台样机的其他规格和参数如下：

输出电压V_o 24V；

输出电流I_o 0～4A；

工作频率f 108kHz；

主开关S₁及S₂ IRF840；

整流二极管D_R1 Halfof30CPQ100；

变压器T n=160∶20，L_m=7.2mH，L_s=180μH；

钳位二极管D₁（D₂） BYV26C。

图4（a）、（b）、（c）是300V输入2.5A输出时传统双管反激变换器的主要实验波形。图4(a)是变压器原边的电压波形，正向电压为300V，反向复位电压大约为200V。图4(b)是开关管S₁漏源间的电压波形，其峰值为300V，然后经过一个振荡降至275V左右。图4(c)是开关管S₂漏源间的电压波形，其峰值为300V，经过振荡降至225V左右。两个开关管S₁及S₂的峰值电压均未超过输入电压。

(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

图4 实验波形

Fig.4 Experimental waveform

图4（d）、（e）、（f）是150V输入4A输出时宽范围双管反激变换器的主要实验波形。图4（d）是变压器原边的电压波形，正向电压为输入电压150V，反向复位电压大约为200V，已经超过输入电压，占空比大约为57％，说明该变换器占空比可以大于50％。图4(e)是开关管S₁漏源间的电压波形，其峰值为150V，然后经过一个振荡降至130V左右。图4(f)是下管S₂漏源间的电压波形，其峰值为280V，然后经过一个振荡降至220V左右。

两个主开关上的漏源电压值和理论分析的有一定偏差（理论上S₁平台电压应该为输入电压，S₂平台电压应该是输出电压折算到原边的值，约为200V），这是因为在实际工作中变压器漏感的影响。当S₁关断，S₁的漏源电压上升到输入电压，但是，等到S₂关断后，由于漏感的影响，S₂的漏源电压会有一个振荡，期间会使得S₁的漏源电压有所下降，而使S₂的漏源电压略高于理论值。

图5给出了两种变换器在满载(4A)时不同输入电压下的效率曲线。效率2是传统双管反激变换器的满载效率曲线，输入电压为350V时效率最高，为92％。效率1是宽范围双管反激变换器的满载效率曲线，输入电压为350V时效率最高，为89.3％。通过比较可以看到，传统双管反激变换器的整机效率要高于宽范围双管反激变换器，但是后者的输入电压范围有4倍的变化范围，有很强的宽范围适应性。这也进一步验证了前面的分析。

图5 满载4A不同输入电压下的效率曲线

Fig.5 Efficiency at full load under different input voltage

5 结语

不管是传统的双管反激DC/DC变换器还是宽范围双管DC/DC反激变换器，和单管反激相比都具有主开关电压应力低的优点。

此外，传统的双管反激变换器整机效率比较高，但不能工作在占空比大于50％。因此，适合于高输入电压、高性能要求而宽范围要求不太高的辅助电源或较小功率电源应用。

宽范围双管反激变换器的占空比可以大于50％，并且输入输出电压具有宽范围适应性特别强的D/(1－D)的关系，因此，适用于高输入电压和特别宽输入电压范围的场合。