低压输入交错并联双管正激变换器的研究

——电感：R2KBDEE40铁心；

——变压器：R2KBDEE42B铁心；

——变压器原副边匝比：1/10；

——MOSFET：IRF3205；

——开关频率：fs=120kHz；

——磁复位二极管：IN5822；

——输出整流管：MUR8100；

——输出续流管：MUR8100。

图4给出了满载时开关管MOSFET栅源电压ugs和漏源电压uds的波形图，与理论分析基本相同。图5给出副边整流二极管D5和续流二极管D7的电压波形，可以看出续流管关断时由于其反向恢复造成了电压振荡。图6给出了额定输入电压DC 27V时，变换器的效率与输出电流的关系。

图7所示为副边整流电路，交错并联电路结构使副边输出电压UA的等效占空比加倍，虽然可以减小输出滤波电感的体积，但却使续流管D7的开关频率加倍，处于更高频率的开关过程。由于D7存在反向恢复，这样会在D5、D7以及T1副边(D6、D7以及T2副边)形成环流，造成更大的损耗，如果在t1～t2段di/dt过高（如图8所示），不仅会引起振铃现象而产生严重的电磁干扰，而且还可能会因为瞬态尖峰电压太高而损坏二极管或电路中的其它半导体器件，因此D7宜采用t0～t1恢复时间短而t1～t2时间长即柔度系数大的快恢复二极管。

同时应当尽量减小变压器副边漏感，并使D5、D7、T1副边绕组(D6、D7、T2副边绕组)所围面积最小以减小线路寄生杂感。

图4 Ch2—ugsCh1—uds

图5 Ch1— uD7 Ch2— uD5

图6 额定输入电压下效率随负载变化

图7 副边电路

图8 二极管反向恢复

5 低压/大电流输入电路设计小结

本篇针对航空静止变流器的直流环节，对低压输入的双路交错并联双管正激变换器进行了研究，因输入电流较大，带来了较多的相关设计问题，必须在设计制作中引起足够的重视。本文结合样机研制，给出低压/大电流输入变换器具体电路设计的几点建议。

1)这类变换器原边电流较大，即使很小的电阻也会引起可观的损耗，因此应尽量紧凑地布局如图9所示的主电路的元器件，同时尽可能减小变压器的绕组电阻。可采用输入大面积铺地以减小输入导线的电阻，选用高Bs、低Br的低损耗磁芯材料。

2)因原边电流较大，为减小功率器件的通态损耗，功率管宜采用导通电阻较低的功率MOSFET器件，或采用多个MOSFET并联使用，但同时，必须注意到工作于硬开关状态下的功率器件，高频工作时其开关损耗比较高，因此在选择器件时，必须折衷考虑MOS器件的导通损耗和容性相关损耗(开关损耗、驱动损耗)。需要的话，可以考虑采用软开关技术。

3)主功率MOSFET工作在硬关断状态，关断时的di/dt很大，由于线路中不可避免地存在寄生杂感，因而在MOSFEF漏源极间会激起较大的电压尖峰，引起电路振荡，甚至损坏元器件。为减小尖峰，除了尽量采用1)中的方法外，还必须注意以下几点：

——如图9所示，在紧靠功率器件管脚处的a、b点并联高频性能好的电容来消除部分寄生参数的影响；

图9 电路原边主电路图

——变压器采用原副边交错绕制的工艺，尽量减小漏感；

——适当减缓功率管关断速度，但这同时会增大功率管关断损耗，在实际应用中应折衷考虑；

——选用开通速度较快的快恢复二极管作为原边励磁电流的续流二极管。

低压/大电流输入DC/DC变换器对主电路设计要求很高，设计的好坏直接影响到功率管所承受的尖峰的高低、电路损耗、发热情况等，从而影响整机的可靠性、效率、体积和成本，在实际电路制作中必须充分合理考虑。

6 结语

针对航空静止变流器的直流环节，对低压输入的双路交错并联双管正激变换器进行了研究，给出了DC27V低压输入、DC190V输出，1kWDC/DC变换器样机的实验结果，并结合该低压输入变换器的研究，给出了低压/大电流输入DC/DC变换器的几点设计小结，对工程实践有一定的指导作用。