两级宽输入DC／DC变换器设计与建模分析

GJB 1412—94规定，当影响量发生突变时，要求电路暂态恢复时间不超过1 s，图6示出突加、突卸负载时输出电压的变化情况。由图可知，电路恢复稳定时间为3 ms，均满足要求。

将输入直接接在后级Buck电路的输入端，适当调整控制策略，两级宽输入变换器改造成单级变换器，此时器件参数、闭环控制策略均与两级变换器相同，且电压、电流均满足开关器件的额定参数，在300 W和1 W负载条件下分别测得两种变换器效率随输入电压的变化曲线，如图7所示。

在轻载条件下，电路中电流很小，两级电路的固有损耗大于单级电路的固有损耗，即使在单级工作模式下，由于前级Buck电路的直通也会在电路中产生损耗，因此在输出功率为1 W时，两种变换器的效率都很低，两级变换器的效率更低于单级变换器的效率。在重载条件下，电路中电流很大，当两级变换器工作在单级模式下时，后级电路元器件所承受的电流、电压应力与单级变换器中器件的应力相同，而前级直通又产生了固有损耗，因此在这种情况下两级变换器的效率仍低于单级变换器效率。当输入电压增加，两级变换器进入两级工作模式时，由于降低了后级电路的电压应力，遏制了流过电路开关器件的电流有效值的增加，电路的固有损耗小于单级变换器的固有损耗，因此两级变换器效率高于单级变换器的效率。

5 结论
介绍了两级宽输入DC／DC变换器的工作原理，并通过建模分析，给出了输入突变和负载突变时的实验和仿真波形，验证了电路的稳定性。通过两级与单级变换器相关性能的对比，说明了双Buck级联式宽输入DC／DC变换器相比于单级式Buck变换器，降低了大范围变化的输入电压条件下器件的开关损耗及电压应力，且控制简单，能够降低电路成本和延长使用寿命。