倍流同步整流在DC/DC变换器中工作原理分析

(d)    模式4[t3－t4]

图2    工作模式图

图3    工作波形图

模式1[t0－t1]    在t=t0时刻，开关管S1导通，变压器原边两端的电压为正，且有Vp=Vin/2；而开关管S2一直都处于关断状态，由于S1的导通，S2的漏源极电压（Vds2）被钳位到输入电压，即Vds2=Vin。变压器副边电压Vsec为高电平，同步开关管SR1的门极也是高电平，SR1导通。此时，负载的电流等于两个输出电感电流之和，且全部流经SR1。在这个模式下，滤波电感Lo1上的电流是增大的，而电感Lo2上的电流是减小的，它们的电流纹波有相互抵消的作用，所以，负载电流Io的纹波是很小的。

模式2[t1－t2]    在t=t1时刻，S1关断。由于变压器漏感Lk的存在，电流要继续维持原来的方向，所以，如图3(b)中所示，此时在变压器原边存在两个回路，一个是由C1，Coss1，Lk构成，对S1的输出结电容Coss1充电；另一个是由C2，Coss2，Lk构成，对S2的输出结电容Coss2进行放电。最后S1及S2的漏源极电压都被钳位在输入电压的一半，即Vds2=Vds2=Vin/2。同时，变压器原边的电压此时为零，副边也是零，此时，SR1及SR2都处于导通状态，分别对两个输出电感上的电流进行续流。且两个电感上的电流都是减小的，所以，最后得到的输出负载电流（ILo1＋ILo2）是减小的。

模式3[t2－t3]    在t=t2时刻，S2导通。S1处于关断状态，其两端电压也被钳位到输入电压，即Vds1=Vin。由图2(c)中可以看出，变压器原边的电压为负，且等于输入电压的一半，即Vp=－Vin/2。相对应的同步管SR2导通，所有的负载电流都会流经SR2。且输出电感电流ILo2是增大的，ILo1是减小的。但最终得到的负载纹波电流是增大的。

模式4[t3－t4]    在t=t3时刻，S2关断。在这个工作模式下，原边的工作原理同图2(b)正好相反。这时，S1及S2都处于关断状态。存储在变压器原边漏感中的能量对S1及S2输出结电容进行充放电。其中对Coss1是放电，而对Coss2进行充电。变压器原副边的电压都为零，副边的两个同步整流管都被触发导通。两个输出电感上的电流都在不断地减小，所以，总的负载电流是减小的。

在模式4[t3－t4]后，接着就进入下一个周期。

3    实验及结果

在前面分析的拓扑基础上，完成了一个输入为DC 36V，输出为1V/25A的DC/DC变换器。这个电路中所用到的参数见表1所列，其中所有的参数和图1的主电路中所标注的是相对应的。

表1    实验参数 项目 参数或型号

图4所示的是原边两个主管和副边同步管的门极驱动波形。通道R2表示S1的驱动波形；通道R1表示S2的驱动波形；通道1是同步管SR2的驱动波形；通道2是同步管SR1的驱动波形。由表1可以看到，变压器漏感Lk=600nH。所以，在电流较小的时候，存储在漏感中的能量不是很大，因而开关管在关断后的漏感和开关管输出结电容间的振荡不是很大，图5所示的是在负载电流Io=5A时的S2漏源极vds2的波形。

作者：浙江大学电气工程学院 蔡拥军，叶欣   来源：21IC电子网