高效率双管正激变换器

辽宁工业大学电子与信息工程学院 王慧宁 孟丽囡

高效率双管正激变换器

辽宁工业大学电子与信息工程学院 王慧宁 孟丽囡

当双管正激变换器需要输出大电流大、小电压时，会出现输出整流管因导通压降大，使得损耗过大，从而导致系统输出效率低的问题，为解决这一问题，采用同步整流技术，并计算相关器件的参数，仿真结果表明了使用该电路能够降低输出纹波值，效率得到大幅度提高。

DC-DC变换器；双管正激变换器；同步整流；MOSFET

0 引言

双管正激变换器[1-2]典型的优点就是防止同一桥臂的两个开关管因死区时间设置不当而导致直接导通的问题，它的开关管承受的电压小、电路可靠性比较高等特点[3]。在变换器要求输出低电压和大电流时，采用二极管整流仍然存在导通损耗太高，使得变换器输出效率大幅度降低。本文采用低损耗的功率MOSFET管进行输出整流，因其导通压降小，使得整体损耗降低，系统效率得到优化。

1 同步整流

本文针对整流二级管在双管正激变换器低压大电流输出时，因自身导通损耗大，造成整体输出效率不高的问题，本文输出整流采用导通损耗很小的功率MOSFET管进行，提高了系统的输出效率。

在工作过程中，整流部分的电压与其栅极的驱动电压需同步，并且当其源级和栅极电压同时为正时才能导通，所以被称为同步整流[4]，图1就是使用MOSFET管进行整流的电路图。

图1 同步整流的双管正激变换器结构图

针对本设计采用的电路结构存在变压器，直接将副边电压作为整流管的驱动信号，将两者的驱动信号分别接至变压器副边的正负端，正好在相位上形成互补，达到输出整流的目的。

2 参数计算

本文应用上文中设计的双管正激电路设计了一种输出电压为5V，功率为200W的变换器，其中重要器件的参数设计如下：

(1)同步整流管设计

开关管可承受的电压的最大峰值为：

同步整流管承受的最大峰值电压应满足如下公式：

n为变压器的变比。

(2)输出滤波器的设计

输出滤波电感值L应该满足：

输出滤波电容值C：

3 仿真结果分析

图2显示了输出整流部分采用二极管时变换器的输出电压的纹波图，输出电压的纹波系数约为1%。

图2 二极管整流的变化器输出电压纹波

图3 MOSFET整流的变化器输出电压纹波

图3为采用MOSFET同步整流管变化器输出电压的纹波图，输出电压的纹波系数约为0.6%，与之前使用二极管整流相比，变换器的输出纹波值降低了很多，使得输出效率大幅度提高。

4 结论

本文研究了整流二极管在电流比较大、电压低时损耗比较大，造成能量损失严重，为了提高系统整体的输出效率，本文提出应用同步整流技术，对相关器件的参数进行了设计，仿真结果表明了改进的方法能够使变换器的输出效率极大的提高，有一定的工程使用价值。

[1]宁平华,陈乐柱,丁鑫龙,等．双RCD箝位的双管正激变换器研究[J]．电源学报,2016,14(3)：124-130．

[2]Meng T,Ben H,Song Y,et al．Analysis and Design of an Input-Series Two-Transistor Forward Converter for High-Input Voltage Multiple-Output Applications[J]．IEEE Transactions on Industrial Electronics,2017(99)：1-1．

[3]张辉,林磊,谭林丰．基于双管正激的电容器充电电源控制策略研究[J]．电工电能新技术,2017,36(2)：30-36．

[4]夏鲲,谭媛,袁印．一种单相高效率同步整流电源[J]．信息技术,2016,40(11)．

王慧宁（1992—），河北邯郸人，硕士研究生，现就读与辽宁工业大学。