基于定频控制的对称式倍压整流输出两级式变换器

针对高压输出、宽负载变化的行波管(TWT)电源,提出一种基于定频控制的Buck+半桥LLC倍压谐振两级式DC/DC变换器。该变换器通过定频控制解决了变频控制时磁性元件的优化设计问题,并通过合理地选择LLC的工作频率,使LLC的开关管和整流二极管在全负载范围内分别实现了ZVS和ZCS。通过对传统的Cockcroft-Walton倍压整流电路进行改进,得到对称式倍压整流电路,有效地降低了输出电压纹波和电压跌落,却不用增加器件的数量,更适用于高压、小电流输出场合。首先利用电容充放电原理对任意方波输入的倍压整流电路进行定量分析,得到输出电压纹波和电压跌落的公式。其次,从时域对LLC进行详细的稳态分析。然后,对两级式变换器进行优化设计,并给出定频LLC的优化设计方法。最后,通过实验验证了以上分析的正确性。     

副边电压应力最小化的LLC谐振型变换器拓扑

提出一种副边电压应力最小化的LLC谐振变流器拓扑,该拓扑除了具有传统LLC谐振变流器拓扑原边开关容易实现全范围的ZVS、副边二极管容易实现ZCS、谐振电感和变压器容易实现磁集成、宽范围等优点外还具有副边二极管的电压应力以及副边电容的电压应力均为输出电压的一半的优点。所以该拓扑非常适合应用于高压输出的直流电源中。文中详细分析了该变流器的演化过程、工作原理和关键参数的设计方法。最后以一个1100W的实验样机验证了该拓扑的可靠性和实用性。样机的满载效率达到96％以上。     

具有自主均压能力的混合型LLC谐振变流器研究

提出一种基于飞跨电容的混合型LLC谐振变流器。变流器利用飞跨电容实现对输入电压的分压处理,把原边开关管的电压应力自动钳位在输入电压的一半,有利于变流器工作在高输入电压大功率的场合。输入电源经过飞跨电容的分压分流后连接到LLC谐振网络,利用LLC谐振变流器所具有的滞后功率因素特性实现原边开关管的软开关,减小开关损耗,提升变流器效率,并且利于实现高频化。此外,通过LLC谐振变流器所具有的频率增益特性,可以在较宽的范围内实现对变流器电压增益的调整。最后,制作一个400~640 V输入、48 V输出的1 k W实验样机,验证所提出的拓扑的有效性。     

倍压整流电路在DC/DC大升压比电路中的应用

针对随钻核磁共振测井仪对井下高压电源的设计需求,采用一种半桥形式的倍压整流电路结构,解决了大升压比DC/DC电路中变压器体积及寄生参数的控制问题,同时抛弃传统LC滤波输出,基本消除了整流二极管的高压振铃问题,有利于整流二极管的选型工作.其次,通过变压器漏感和倍压电容的谐振,优化电流波形,进一步减轻整流二极管及开关管的电流应力及功率耗散.最终,通过设计实验室原理样机,验证上述设计的可行性.     

基于充电机的3kW移相全桥变换器

为了抑制输出整流二极管反向恢复引起的电压振荡,采用初级二极管箝位的电路拓扑设计移相全桥零电压开关(ZVS)变换器。通过改变移相角稳定输出电压,将开关管的结电容和外并电容与串接的电感作为谐振元件,实现开关管的ZVS。实验表明,该方案在实现软开关的同时,可以较好地抑制输出整流二极管上的电压振荡,减小输出整流二极管的电压应力。     

适合大电流输入高压输出的软开关直流变换器

首先,提出了一种LLC谐振的软开关直流变换器,其中原边包含4个开关管、2个变压器绕组和1个耦合电容,并利用耦合电容构造了2个变压器绕组同时工作的回路,实现了两者的均流;副边包含2个二极管和2个谐振电容,构成了一个谐振式倍压电路;然后,利用变压器漏感、励磁电感和谐振电容产生LLC谐振来传递能量,各开关管能实现零电流开通,二极管零电流关断,且承受的反向电压为输出电压,关断损耗也很小;最后,分析了电路各阶段的工作原理,推导了电压增益特性,并设计了一款22~28 V输入、360 V输出、额定负载800 W的样机。实验测试结果证明,电路最高效率达到93.5%,同时也证明了电路的有效性。     

基于电压四倍频整流器的全桥LLC研究

LLC谐振变换器是一种软开关频率调制DC/DC拓扑,其开关频率接近共振频率.LLC谐振变换器具有较低的开关损耗和较低的电磁干扰,但常用的LLC谐振变换器的增益小,而光伏发电系统的DC/DC变换器需要产生较高的增益,因此需要在传统LLC拓扑基础上进行改进.这里提出了一种基于电压四倍频整流器的LLC谐振变换器.电压四倍频整流器有效降低了变压器的变比及次级整流开关管的耐压值,使得该拓扑适用于高增益输出应用场合.在此阐述了基于四倍频整流器LLC电路的工作原理,并进行了 300W实验样机的测试,验证了分析的有效性和可行性.     

X线管驱动用高频串联谐振形直流高压发生装置及其性能评价

提出了一种串联谐振零电流软开关高频逆变器,逆变 器中含有无损缓冲辅助电感和二极管一电容梯形多倍压电 路,该逆变器能有效作为高压DCX射线电源发生器.该 直流高压发生器运用IGBT功率模块和脉冲频率调制技术, 在谐振电流断续和连续过渡模式下均能实现零电流换流的 软开关功能.由高频变压器结合多倍压回路所构成的谐振 功率变换器,应用新颖的选择变化双模态PFM控制方式 来提高其输出电压的瞬态响应,而且通过两个无损缓冲辅 助电感,在大范围给定的负载参数下能完全获得稳定的零 电流软开关换流,仿真和实验结果证明了这种应用有选择 变化的双模态PFM控制方式的简单、低成本的高压X射 线DC-DC功率变换器的有效性,详细说明了该功率变换 器输出管电压具有偏低的上升时间和无超调瞬态响应特性.     

一种适用于燃料电池车的高升压比DC/DC变换器

基于传统的半桥LLC谐振变换器,提出一种适用于输入低压大电流、输出高电压小电流的高升压比DC/DC变换器。变换器初级采用输入倍流结构,次级采用倍压输出结构,相比于传统拓扑,谐振电容电流应力和输出电容电压应力均减小一半。同时变换器增益增加了一倍。详细分析了变换器的工作原理,给出一套可行的设计方法。并基于TMS320F28335实现了变换器的数字控制。最后研制了一台额定频率为200 kHz的500 W样机,满载效率为95.8%。     

240 W全桥移相ZVS变换器的设计

移相全桥零电压变换器在中大功率场合中得到了广泛的应用,但其滞后臂只能在较窄的负载范围内实现软开关,并且其输出整流二极管反向恢复时产生严重的寄生振荡,二极管上存在很高的尖峰压.而文献[1]中变换器的滞后臂利用励磁电感电流可以在较宽的负载范围内实现软开关.变压器的漏感与电容的谐振可以减小整流管的电流应力和导通损失.基于此变...     

A soft‐switching high step‐up DC‐DC converter with a single magnetic component

A soft‐switching high step‐up DC‐DC converter with a single magnetic component is presented in this paper. The proposed converter can provide high voltage gain with a relatively low turn ratio of a transformer. Voltage doubler structure is selected for the output stage. Due to this structure, the voltage gain can be increased, and the voltage stresses of output diodes are clamped as the output voltage. Moreover, the output diode currents are controlled by a leakage inductance of a transformer, and the reverse‐recovery loss of the output diodes is significantly reduced. Two power switches in the proposed converter can operate with soft‐switching due to the reflected secondary current. The voltages across the power switches are confined to the clamping capacitor voltage. Steady‐state analysis, simulation, and experimental results for the proposed converter are presented to validate the feasibility and the performance of the proposed converter. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种新颖的三电平软开关谐振型DC/DC变换器

该文提出一种新颖的三电平LLC串联电流谐振型DC/DC变换器。每个主开关电压应力是输入电压的一半，并且全范围实现ZVS而不用附加任何电路。整流二极管工作在ZCS状态。该变换器通过二次谐振的手段使得以较小的频率变化范围就可以实现较大的输入输出调节范围。整个变换器只需一颗磁元件。该变换器在高压端输入时效率较高，应用在要求有保持时间的电源产品上特别有利。文中通过一个500V～700V输入，54V／10A输出的样机验证了它的工作原理和特点。该样机在额定条件下效率达到94．7％。     

一种具有自动均压均流特性的组合式LLC谐振变换器

提出一种具有自动均压和均流特性的组合式LLC谐振变换器。该变换器拓扑基于多个LLC模块的ISOP结构,通过在变换器前级开关电容网络中加入飞跨电容实现各串联模块输入端电压的均衡,在不同模块的谐振槽中串联耦合电感实现各模块电流的均衡。该拓扑保持了传统LLC谐振变换器的高效率、软开关和低电磁干扰(EMI)等优良特性,且具有控制简单、系统可靠性高等优点,非常适用于高降压比、大功率输出场合。以两个LLC模块的组合式变换器为例,对该拓扑的均压和均流原理进行详细分析。最后,通过一台输入400~550V、输出48V/24A的实验室样机,对该拓扑的均压和均流效果进行实验验证。     

A high step‐up half‐bridge DC/DC converter with a special coupled inductor for input current ripple cancelation and extended voltage doubler circuit for power conditioning of fuel cell systems

This paper presents a high step‐up soft switched dc–dc converter having the feature of current ripple cancelation in the input stage that is specialized for power conditioning of fuel cell systems. The converter comprises a special half‐bridge converter and a rectifier stage based upon the voltage‐doubler circuit, in which the coupled‐inductor technology is amalgamated with switched‐capacitor circuit. The input current with no ripple is the principal characteristics of this topology that is achieved by utilizing a small coupled inductor. In addition, the low clamped voltage stress across both power switches and output diodes is another advantage of the proposed converter, which allows employing the metal–oxide–semiconductor field‐effect transistors with minuscule on‐state resistance and diodes with lower forward voltage‐drop, and thereby, the semiconductors' conduction losses diminish considerably. The inherent nature of this topology handles the switching scheme based on the asymmetrical pulse width modulation in order for switches to establish the zero voltage switching, leading to lower switching losses. Besides, because of the absence of the reverse‐recovery phenomenon, all diodes turn off with zero current switching. At last, a 250‐W laboratory prototype with the input voltage 24 V and output voltage 380 V is implemented to verify the especial features of the proposed converter. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种适用于高压输入的零电压开关双管推挽直流变压器

提出了一种适用于高压输入的零电压开关双管推挽直流变压器。该拓扑用两只开关管串联代替传统推挽电路中的单只开关管，并引入了2只箝位二极管，将开关管的电压应力箝位在输入电压，利用变压器漏感和开关管的结电容实现了开关管的零电压开关。同时副边采用带箝位电容的全波整流电路，消除了采用传统全波整流时副边整流管反向恢复引起的电压尖峰和电压振荡，有效地降低了电磁干扰。该文详细分析了变换器的工作原理，讨论了变换器的输出特性、零电压开通条件和箝位电容的选取，最后在一台2kW的原理样机上进行验证，满载时效率高达95.8%。     

Analysis,design and implementation of a high‐voltage gain DC‐DC converter

An interleaved DC‐DC converter with soft switching technique is presented. There are two converter modules in the adopted circuit to share the load power. Since the interleaved pulse‐width modulation (PWM) is adopted to control two circuit modules, the ripple currents at input and output sides are naturally reduced. Therefore the input and output capacitances can be reduced. In each circuit module, a conventional boost converter and a voltage doubler configuration with a coupled inductor are connected in series at the output side to achieve high step‐up voltage conversion ratio. Active snubber connected in parallel with boost inductor is adopted to limit voltage stress on active switch and to release the energy stored in the leakage and magnetizing inductances. Since asymmetrical PWM is used to control active switches, the leakage inductance and output capacitance of active switches are resonant in the transition interval. Thus, both active switches can be turned on at zero voltage switching. The resonant inductance and output capacitances at the secondary side of transformer are resonant to achieve zero current switching turn‐off for rectifier diodes. Therefore, the reverse recovery losses of fast recovery diodes are reduced. Finally, experiments based on a laboratory prototype rated at 400 W are presented to verify the effectiveness of the proposed converter. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

谐振复位软开关双管正激型DC/DC变换器

提出一种谐振复位软开关双管正激型 DC/DC 变换器。它将谐振复位方式应用到双管正激变换器中,解决了双管正激变换器占空比不能大于0.5的缺点,同时保留了双管正激开关电压应力小的优点。此外,该拓扑利用谐振复位的特点和副边串接饱和电感的方法实现了所有开关的软开关,因此可以应用于高输入电压、宽范围、高效率要求的场合。文中对该拓扑的工作原理和特性以及软开关的实现和设计进行了详细的描述。最后通过实验验证了该拓扑的上述优点。     

一种混合开关电感和开关电容的高增益DC/DC变换器

针对传统Z源DC/DC变换器存在的输入电流不连续、输出电压增益不够高和功率器件电压应力较高等不足,利用开关电感和开关电容技术,提出了一种混合开关高增益DC/DC变换器。该变换器主电路中只用到1个储能电容,结构简单,与现有典型的高增益阻抗源DC/DC变换器相比,所提出的混合开关电感和开关电容的DC/DC变换器可以实现更高的输出电压增益,同时电容和开关器件的电压应力较低。详细分析了所提变换器的工作原理,通过在实验室中所建立的输入电压16～40 V、输出电压26～107 V和输出功率7～114 W的原型验证了其性能。     

双向全桥LLC谐振变换器的理论分析与仿真

将LLC谐振网络引入到全桥双向DC-DC变换器中,提出一种新型双向全桥LLC谐振变换器。该变换器主要由传统全桥双向DC-DC电路和LLC谐振网络组成。该电路可以在全负载范围内实现功率开关管的零电压开通关断和整流环节的零电流开通关断。文中介绍和分析了变换器的拓扑结构与工作原理,并通过仿真验证了理论分析的正确性。     

基于变频控制的串联谐振DC/DC变换器的研究

串联谐振DC/DC变换器具有电路结构简单、在全输入和全负载范围内可实现开关管的ZVS、功率转换效率高等优点,是目前开关电源研究的热点之一。本文分析了基于变频控制的串联谐振DC/DC变换器的工作原理,阐明了变换器在三种不同开关频率下的工作特性,定量地给出了不同工作状态下变换器的输入电压、输出电压、开关频率以及谐振电感等参数之间的关系式。在一台1.5KW原理样机上的实验结果表明,该变换器变换效率最高可达96.3%,所有开关管实现ZVS,不同工作状态时变换器输入输出电压等参数关系与理论分析一致。