【文章內(nèi)容簡介】 推挽全橋雙向直流變換器推挽側(cè)的兩個開關(guān)管在關(guān)斷時有較大的電壓尖峰。這是由于電感 和漏感的存在。，所以存在共同的導(dǎo)通時間，當這段時間結(jié)束關(guān)斷其中一個開關(guān)管時，會引起很大的 ，形成較大的電壓尖峰加在開關(guān)管上。而全橋側(cè)由于是電壓型且不存在短路問題，所以沒有電壓尖峰的問題。基于以上問題就需要采用合適的緩沖電路來緩解電壓尖峰問題。緩沖電路分析與選擇緩沖電路分為有損緩沖電路和無損緩沖電路兩類，有損緩沖電路結(jié)構(gòu)簡單，便于設(shè)計參數(shù)，例如RCD緩沖電路；無損緩沖電路雖不會造成電路的損失，但一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，參數(shù)設(shè)計不易，有時還會影響開關(guān)管的選擇，例如LCD緩沖電路?；谝陨显?，決定采用LCD有損緩沖電路。RCD緩沖電路圖3是采用了RCD緩沖電路的推挽全橋雙向直流變換器。當開關(guān)管關(guān)斷時，緩沖電路中的D迅速導(dǎo)通給C充電，由于電容的特性，開關(guān)管DS間的電壓緩慢上升。當開關(guān)管開通時，C上的能量再通過開關(guān)管和R消耗掉。C和R的參數(shù)設(shè)計十分重要，C選的過小會影響效果，過大會加大損耗，R的設(shè)計取決于C，要使C上的能量在開關(guān)管開通時全部放掉。一般 （3）公式中 為開關(guān)管最小導(dǎo)通時間。圖3 帶RCD緩沖電路的推挽全橋雙向DC/DC變換器圖四是未加緩沖電路和加了RCD緩沖電路的推挽側(cè)開關(guān)管 的DS間的仿真波形。由仿真波形可看出未加緩沖電路時電壓尖峰大小幾乎為電壓平臺的四倍，加了緩沖電路后電壓尖峰降低為平臺的兩倍。緩沖效果還是比較好的。圖4 開關(guān)管 的DS間的仿真波形4電路主要參數(shù)設(shè)計高頻變壓器設(shè)計： 圖5所示為開環(huán)升壓模式實驗波形，圖6為開環(huán)降壓模式實驗波形，由圖可以看出加了RCD緩沖電路的推挽全橋雙向DC/DC變換器推挽側(cè)開關(guān)管在關(guān)斷時有較大的電壓尖峰，約為電流平臺的兩倍與仿真結(jié)果一致，同時該電路很好的實現(xiàn)了電流的雙向流動，與理論分析一致。6 結(jié)語本文分析了推挽全橋雙向DC/DC變換器，該變換器適用于電壓傳輸比較大，需要電氣隔離的大功率場合，推挽側(cè)開關(guān)管電壓尖峰的問題可通過緩沖電路得到緩解。．整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源，由于兩個開關(guān)管輪流交替工作，相當于兩個開關(guān)電源同時輸出功率，其輸出功率約等于單一開關(guān)電源輸出功率的兩倍。因此，推挽式變壓器開關(guān)電源輸出功率很大，工作效率很高，經(jīng)橋式整流或全波整流后，僅需要很小的濾波電感和電容，其輸出電壓紋波就可以達到非常小。圖130是橋式整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源工作原理圖，除了整流濾波電路以外，其余部分電路的工作原理基本與圖127相同。橋式整流電路由DDDD4組成，C為儲能濾波電容，R為負載電阻，Uo為直流輸出電壓，Io為流過負載電阻的電流。圖131是全波整流輸出的推挽式變壓器開關(guān)電源工作原理圖，同樣，除了整流濾波電路以外，其余部分電路的工作原理基本與圖127和圖130相同。但開關(guān)變壓器的次級需要多一個繞組，兩個繞組N3N32輪流輸出電壓；全波整流電路由DD2組成，C為儲能濾波電容，R為負載電阻，Uo為直流輸出電壓，Io為流過負載電阻的電流。圖130與圖131比較，橋式整流輸出的推挽式變壓器開關(guān)電源比全波整流輸出的推挽式變壓器開關(guān)電源多用兩個整流二極管，但全波整流輸出的開關(guān)變壓器又比橋式整流輸出的開關(guān)變壓器多一組次級線圈。因此，圖130橋式整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源比較適用于輸出電流相對較小的情況；而圖131全波整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源比較適用于輸出電流相對較大的情況。因為，大電流整流二極管成本高，而且損耗功率也比較大。下面我們來詳細分析圖130橋式整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源和圖131全波整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源的工作原理。由于圖130橋式整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源或圖131全波整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源的電壓輸出電路中都接有儲能濾波電容，儲能濾波電容會對輸入脈動電壓起到平滑的作用，因此，圖130和圖131中輸出電壓Uo都不會出現(xiàn)很高幅度的電壓反沖，其輸出電壓的峰值Up基本上就可以認為是半波平均值Upa。其值略大于正激輸出nUi，即：橋式整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源或全波整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源，整流濾波輸出電壓Uo的值略大于正激輸出nUi，n為變壓器次級線圈N3繞組與初級線圈N1繞組或N2繞組的匝數(shù)比。因此，推挽式變壓器開關(guān)電源的輸出電壓uo，主要還是由（1131）式來決定。即：推挽式變壓器開關(guān)電源的輸出電壓uo（K1或K2接通期間），約等于開關(guān)變壓器次級線圈N3繞組產(chǎn)生的正激式輸出電壓Up或Up的半波平均值Upa或Upa：uo = Upa = nUi —— K1接通期間 （1134）或uo = Upa =－nUi —— K2接通期間 （1135）上式中，uo為推挽式變壓器開關(guān)電源的輸出電壓，n為變壓器次級線圈N3繞組與初級線圈N1繞組或N2繞組的匝數(shù)比，Ui為開關(guān)變壓器初級線圈N1繞組或N2繞組的輸入電壓。圖132是橋式整流輸出或全波整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源，在兩個控制開關(guān)K1和K2交替接通和斷開，各主要工作點的電壓、電流波形。圖132a）和圖132b）分別表示控制開關(guān)K1接通時，開關(guān)變壓器初級線圈N1繞組兩端的電壓u1的波形，以及流過變壓器初級線圈N1繞組兩端的電流i1波形；圖132c）和圖132d）分別表示控制開關(guān)K2接通時，開關(guān)變壓器初級線圈N2繞組兩端的電壓u2的波形，以及流過開關(guān)變壓器初級線圈N2繞組兩端的電流i2的波形；圖132e）和圖132f）分別表示控制開關(guān)K1和K2輪流接通時，開關(guān)變壓器次級線圈N3繞組兩端輸出電壓uo的波形，以及流過開關(guān)變壓器次級線圈N3繞組兩端的電流波形。圖132f）中，虛線箭頭表示反激式輸出電流是由最大值開始，然后逐漸減小到最小值；而實線箭頭表示正激式輸出電流則是由最小值開始，然后逐漸增加到最大值；因此，兩者同時作用的結(jié)果，正好輸出一個矩形波。從圖132e）可以看出，輸出電壓uo雖然還是由兩個部分組成，一部分為輸入電壓Ui通過變壓器初級線圈N1繞組或N2感應(yīng)到次級線圈N3繞組的正激式輸出電壓（uo）；另一部分為勵磁電流通過變壓器初級線圈N1繞組或N2繞組存儲的能量產(chǎn)生的反激式輸出電壓[uo]；這里反激式輸出電壓[uo]不會再使波形產(chǎn)生反沖，是因為儲能濾波電容會把反沖電壓吸收掉，使其成為充電流。由于推挽式變壓器開關(guān)電源輸出電壓的半波平均值Upa幅值基本上是穩(wěn)定的，它不會像反激式輸出開關(guān)電源那樣，輸出電壓的幅值隨著控制開關(guān)占空比的改變而改變。因此，如果需要調(diào)整推挽式變壓器開關(guān)電源輸出電壓，只能通過改變兩個控制開關(guān)的占空比，來改變輸出電壓的平均值。因此，在輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開關(guān)電源電路中，必須要在整流輸出電路后面加接一個LC儲能濾波電路，才能從整流輸出的脈動直流電壓中提取平均值輸出。圖133是輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開關(guān)電源電路。實際上圖133就是在圖131全波整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源電路的基礎(chǔ)上，在整流輸出電路后面加接了一個LC儲能濾波電路。LC儲能濾波電路的工作原理與圖12串聯(lián)式開關(guān)電源中的儲能濾波電路工作原理基本相同。不過，在全波整流輸出的LC儲能濾波電路中可以省去一個續(xù)流二極管，因為用于全波整流的兩個二極管可以輪流充當續(xù)流二極管的作用。關(guān)于LC儲能濾波電路的詳細工作原理，請參考《122．串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓濾波電路》章節(jié)。由于圖133中兩個控制開關(guān)占空比D的可調(diào)范圍很?。ǎ?，并且在一個周期內(nèi)兩個控制開關(guān)均需要接通和關(guān)斷一次，因此，輸出電壓的可調(diào)范圍相對來說要比單激式開關(guān)電源輸出電壓的可調(diào)范圍小很多；但雙激式開關(guān)電源比單激式開關(guān)電源，具有輸出功率大、電壓紋波小、電壓輸出特性好等優(yōu)點。圖134是輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開關(guān)電源各主要工作點的電壓、電流波形。圖134a）表示控制開關(guān)K1接通時，開關(guān)變壓器初級線圈N1繞組兩端的電壓波形；圖134b）表示控制開關(guān)K2接通時，開關(guān)變壓器初級線圈N2繞組兩端的電壓波形；圖1