一种推挽式BOOST DCDC变换器的研究

一种推挽式BOOST DCDC变换器的研究

一种推挽式Boost DCDC变换器的研究 摘要：随着电力电子技术的迅速发展，双向DC/DC变换器的应用日益广泛。文章提出在双向DC/DC变换器中用到的一种推挽式Boost DC/DC变换器，全面分析这种变换器的工作原理并阐述其缺点，利用PSPICE仿真软件对其进行建模仿真。 0 引言 电力电子技术是研究电能变换原理与变换装置的综合性学科，是电力行业中广泛运用的电子技术。电力电子技术研究的内容非常广泛，包括电力半导体器件、磁性元件、电力电子电路、集成控制电路以及由上述元件、电路组成的电力变换装置，其中电力变换技术是开关电源的基础和核心。由于生产技术的不断发展，双向DC/DC变换器的应用也越来越广泛，主要有直流不停电电源系统（DC-UPS）、航空电源系统、电动汽车等车载电源系统、直流功率放大器以及蓄电池储能等应用场合。而双向DC/DC变换器中，升压变换和降压变换是双向DC/DC变换器中两个组成部分，在DC/DC升压式电路中，通常采用的拓扑结构有Boost、Buck、Boost和推挽三种。而当输入电压比较低，功率不太大的情况下，一般优先采用推挽结构。本文着重介绍一种推挽式Boost DC/DC变换器，对其工作原理进行分析并对这种变换器进行建模及仿真。 1 推挽式Boost DC/DC变换电路工作原理 推挽式Boost DC/DC变换器的拓扑结构，如图1所示，前面一级升压电路可以看作是一个Boost升压电路，通过调整开关管S1的占空比来调节变压器原边输入电压；后面一级升压电路是一个推挽式变换电路，也可以看作是由两个正激式变换器组合来实现的，该变换器是由一个具有中心抽头的变压器和两只开关管S2、S3构成的。这两个正激式变换器在工作过程中相位相反，在一个完整的周期中交替把能量传递给负载，所以称为推挽式变换。 图1 推挽式Boost DC/DC变换器功率开关管S1、S2、S3的发射极直接连接在电源负极，因此该变换器的驱动电路继承了一般推挽式变换电路的优点：基极驱动十分方便、简单，不需要进行电气隔离就可以直接驱动。该拓扑结构具有结构紧凑、驱动电路简单以及升压效果明显等优点。 升压变换时其具体的工作过程如图2所示，高压侧开关管的驱动信号被封锁。功率开关管S1和升压电感L1构成的Boost电路将电源电压初次升高到一定的电压
值；S2和S3驱动信号的占空比均为50%，构成的推挽变换电路将升高后的直流电压变换成交流电压，通过高频变压器传送到副边，并将电压进一步升高，利用反向电路中的开关管的反并二极管进行整流。 在任一时刻，电流仅仅流过一个开关器件，这大大降低了变换器的通态损耗，同时提高了变换器的效率、缩小了变换

一种推挽式BOOST DCDC变换器的研究

器的体积。 开关管S1、S2、S3的驱动信号，以及开关管所承受的电压波形、电感L1中的电流波形，如图2所示。 图2 升压变换时开关管上的电压、电感中的电流和变压器副边电压波形在分析之前，假设所有的开关器件和整流二极管器件均为理想器件，变压器为理想变压器，电感L1足够大，能够保证流过它的电流的连续性。其中电容C2是为了防止电流偏磁的。 各开关状态如下： （1）t0～t1阶段 t0时

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