变压器隔离型Boost变换器是将Buck派生隔离型变换器的电源和负载颠倒而成的一种拓扑。其中一些拓扑已得到广泛研究,本节仅简要介绍其中的两种Boost派生隔离变换器。这类变换器已应用在高压功率电源中,在低谐波整流器中也广泛采用。
一种全桥Boost派生隔离变换器拓扑如图7-22所示。它的CCM工作波形如图7-23所示。在第1和第2区间内的电路拓扑与基本的非隔离Boost变换器形式相同。当匝比为1∶1时,电感电流i(t)和输出电流io(t)的波形与非隔离型Boost变换器电感电流和二极管电流波形一致。
图7-22 全桥隔离Boost变换器
图7-23 变压器隔离型全桥Boost变换器波形,CCM
在区间1中,所有的4个开关管处于导通状态,这会导致电感L1与直流输入电源Vg直接相连,并导致二极管VD1和VD2反偏。电感电流i(t)以斜率Vg/L上升,而能量由直流电源Vg传输至电感L。区间2中,开关管Q2和Q3处于关断状态,电感L通过开关管Q1和Q4与变压器相连,二极管VD1与直流输出端相连,能量由直流电源Vg传输至输出端。下一个开关周期与此类似。开关管Q1和Q4处于关断状态,电感L通过开关管Q2和Q3与变压器相连,二极管VD2与直流输出端相连,能量由直流电源Vg传输至输出端。
如果开关管关断时间与二极管正向电压跌落时间相同,那么变压器平均电压为零。在两个开关周期内,变压器励磁电感伏秒数为零。
应用于电感电压波形vL(t)的电感伏秒平衡原则可得公式如下:(www.xing528.com)
电压增益M(D)表示为
这个结果与Boost变换器的M(D)类似,根据变压器匝比另外增加了一个变量n。
开关管必须将负载电压钳位于V/n=Vg/D′。实际上,外加电压要考虑变压器漏感的影响。开关管瞬时电流由电感L限制,变压器饱和由半导体器件正向电压降的微小不平衡导致。
事实上,变压器饱和状态下的控制原则在区间1已有研究。
一种基于Boost变换器的推挽拓扑如图7-24(a)所示。这种拓扑仅仅需要两个开关管,每个开关管电压必须箝位于2V/n。工作模式与全桥拓扑相同。在区间1,每个开关管处于通态。在区间2,一个开关管处于断态,能量从电感L向变压器及其中一个二极管连接的输出端传递。在区间2,两只开关管在开关周期内交替导通,保证了变压器保持伏秒平衡。
图7-24 推挽隔离型变换器
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