单端隔离式DC-DC变换器
在高频PWM变换器中加变压器,称为隔离式(Isolated)变换器。一般PWM变换器中加变压器的目的有两个。一个是引入隔离,使电源和负载两个直流系统之间有绝缘,另一个是改变输出-输入电压比。隔离式DC-DC变换器有两类:单端(Single-ended)和双端(Double-ended)。
单端隔离式DC-DC变换器在一个开关周期内,直流输入功率只从变压器一次绕组的一端流入,故称单端。单端隔离式变换器的主要缺点是:功率只在开关管导通时间DT内输入变压器,变压器磁心只在B-H平面第一象限运行,因此磁心不能得到充分利用。
图1 单端DC-DC PWM变换器
a)非隔离式 b)隔离式{{分页}}
图1给出五种单端隔离式DC-DC变换器,包括:正激(Forward),反激(Flyback),隔离式Cuk、SEPIC和Zeta,如图1(b)所示。单端隔离式DC-DC变换器特点如下:
(1)图1(a)四个非隔离式变换器与四个隔离式变换器对应:Buck-Boost变换器(和反激变换器对应),其余三个分别为Cuk、SEPIC、Zeta变换器。
(2)反激变换器、隔离式SEPIC和Zeta变换器,都是用变压器分别代替Buck-Boost、非隔离式SEPIC和Zeta变换器中的并联电感构成的。
(3)Buck变换器和Boost变换器没有有实用意义的单端隔离式变换器与之对应。
(4)就变压器一次侧电路而言,隔离式SEPIC变换器和Cuk变换器相同;对二次侧电路说,隔离式SEPIC变换器与反激变换器相同。
隔离式Zeta变换器则相反,对变压器一次侧电路说,隔离式Zeta变换器和反激变换器相同,对二次侧电路来说,隔离式Zeta变换器则与Cuk变换器相同。
(5)隔离式Cuk变换器的构造方法:将非隔离式Cuk变换器耦合电容分成两个,在其间加入一个高频变压器。开关导通时,耦合电容释放储能,变压器则释放励磁能量,反向磁化;当开关关断时,正向励磁。变压器磁心可在第一和第三象限工作,磁心可得到充分利用,这是隔离式Cuk变换器磁心和正激、反激变换器磁心不同之处。虽然隔离式Cuk变换器仍属于单端变换器,它也无需另加复位措施。
(6)单端隔离式DC-DC变换器的直流输出电压,其纹波频率等于开关频率。
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