同步整流在隔離升壓變換器中的應(yīng)用

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)的DC/DC變化電路存在的問(wèn)題，應(yīng)用同步整流技術(shù)，提出了一種改進(jìn)型隔離升壓電路。通過(guò)對(duì)集成控制、滯環(huán)控制和脈寬控制三種控制電路的分析對(duì)比，最終選擇脈寬調(diào)制做為其控制電路。根據(jù)DC/DC電源系統(tǒng)的性能指標(biāo)設(shè)計(jì)了主電路參數(shù)，使用Saber軟件對(duì)單模塊系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果表明，改進(jìn)型隔離升壓電路完全可以滿足航空靜止變流器的特定要求，驗(yàn)證了理論分析的合理性和正確性，為航空靜止變流器在航空地面電源上的進(jìn)一步應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：同步整流；隔離升壓；DC/DC；Saber仿真

中圖分類號(hào)：TN911—34；TM464文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004—373X（2012）18—0168—03

引言

整流電路作為DC/DC變換器的一個(gè)重要組成部分，對(duì)DC/DC變換器的整機(jī)性能起著非常重要的作用[1]。傳統(tǒng)的整流器件是采用功率二極管，由于二極管工作時(shí)，其導(dǎo)通壓降較高，所以整流二極管上的損耗也比較嚴(yán)重。這種情況在低壓、大電流的場(chǎng)合下顯得尤為突出。二極管整流電路帶來(lái)的損耗極大地影響著整個(gè)電路的效率。

這種場(chǎng)合，用低壓功率MOSFET代替二極管作為整流器件，由于低壓MOSFET的通態(tài)阻抗可以做到很小，所以可以有效地減小整流電路中的損耗，從而提高整個(gè)變換器的效率。整流器件由于要求與電路工作同步開關(guān)動(dòng)作，所以被稱為同步整流管，與此相關(guān)的技術(shù)，也形成同步整流技術(shù)[2]。

1改進(jìn)型隔離升壓全橋電路的提出

在主電路拓?fù)涞倪x擇上，單端正激式變換電路、推挽變換電路、推挽正激變換電路、半橋變換電路大多應(yīng)用于中、小功率的場(chǎng)合[3]。而本文設(shè)計(jì)的變換器必須滿足大功率的要求，且設(shè)計(jì)出的變換器要滿足低壓大電流輸入、大升壓比，所以主電路拓?fù)鋺?yīng)采用全橋變換電路[4]，但是全橋電路存在一定的缺陷，由于其變壓器次級(jí)連接著全橋整流電路，而全橋整流電路又由四個(gè)二極管連接而成，其次級(jí)的功率損耗很大，會(huì)對(duì)全橋變換電路的效率產(chǎn)生很大的影響。所以基于以上原因本文提出了改進(jìn)的隔離升壓全橋電路（如圖1所示），即將同步整流技術(shù)應(yīng)用于全橋電路之中，這樣設(shè)計(jì)出的變換器即可以滿足大功率的要求又可以減少變換器的功率損耗，提高變換器的效率。

改進(jìn)后的全橋變換電路具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）采用同步整流技術(shù)，用MOSFET代替二極管作為整流器件，由于MOSFET的通態(tài)阻抗可以做到很小，所以可以有效地減小整流電路中的損耗，從提高整個(gè)變換器的效率。

（2）鐵芯雙向磁化，利用率高，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，功率開關(guān)管承受電源電壓，流過(guò)一倍輸入電流，比較適合大功率場(chǎng)合。

（3）有隔離變壓器，使電路能實(shí)現(xiàn)電氣隔離，同時(shí)能完成大升壓比。

（4）輸入/輸出電壓調(diào)節(jié)范圍廣，適合電壓波動(dòng)范圍大的場(chǎng)合。

控制電路動(dòng)態(tài)性能的優(yōu)劣對(duì)變換器的性能有著重要的影響，所以選擇一種易實(shí)現(xiàn)且性能優(yōu)良的控制電路在電源設(shè)計(jì)中極為重要。目前較為成熟的幾種控制電路分別為集成控制電路（采用SG3525A集成控制芯片），滯環(huán)控制電路和脈寬調(diào)制電路。

2.1集成控制電路

SG3525A是將控制電路的功能部件集于一體，具有集成基準(zhǔn)電壓、振蕩器同步、軟啟動(dòng)時(shí)間控制，輸入欠電壓鎖定等功能[5—6]。

仿真波形如圖2所示。