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自耦式Boost DC/DC变换

• 摘要：提出了一种自耦式Boost变换电路，并进行了理论分析和实验研究。

  关键词：自耦；升压；DC/DC变换

  Self-couple Boost DC/DC Conversion

  ZHOU Jian-hong, LIU Gang

  Abstract:A kind of self-couple Boost DC/DC converter is proposed, the analysis in theory and research in experim绕行电感ent are carried out.

  Keywords:Self-couple; Boost; DC/DC conversion

  中图分类号：TN86 文献标识码：B 文章编号：0219－ 2713(2003)04－ 0168－ 021

  　

  1 引言

  BoostDC/DC变换在通信、电子、计算机等领域有着广泛的应用前景。现广泛采用的Boost变换电路拓扑可分为两类，一类是变压器耦合式，典型的电路是Fly—Boost和Back—Boost；另一类是非隔离的L—C耦合式和开关电容式。常见的是单管Boost、Cuk以及SPIC等电路，前者由于双绕组变压器的存在，限制了电路体积的进一步减小，同时分布参数也制约了效率的提高；后者受寄生参数的影响，升压比的提高受到了限制，不得不采用级联的方式提高输出电压，这势必使电路结构复杂化。本文研究了一种新型的BoostDC/DC变换，具有体积小、结构简单、效率高、升压比大等特点。

  2 电路与工作原理

  自耦正激式Boost变换的电路拓扑如图1所示。U₁为输入电压，U_o为输出电压，L₁、L₂为同芯电感。电路的工作过程可分为两个模态，如图2所示。

  

  图1 Boost 共模电感器DC/DC变 换 电 路 拓 扑 图

  塑封电感

  

  （ a） 模 态 1（ S导 通 ） （ b） 模 态 2（ S关 断 ）

  图2 电 路 的 工 作 模 态

  模态1 S导通〔图2(a)〕，U₁通过开关S给L₁充电。同时，由于L₁、L₂的互感作用，产生一个U₂加到输出端。U₂由式（1）决定。

  U₂=(L₁＋L₂)=U₁ (1)

  式中：N₁、N₂分别是L₁，L₂的匝数。

  输入、输出电流由式（2）决定。

  I₁－I₂=I_L （2）

  式中：I_L为电感的激磁电流。

  模态2 S关断〔图2（b）〕，若忽略漏感，则储存在L₂内的磁场能量以I_L的形式，通过U₁、U_o和D₂续流放电，I_L衰减到零时，磁芯复位。

  磁芯复位的条件为

  U₁t_on= （3）

  式中：t_on、t_off分别为S的导通时间与关断时间。

  根据式（3）可以求出满足磁芯复位条件的最大占空比为

  DM=1－ （4）

  式中：K=为升压比。

  3 输出电压的表达式

  输出部分的等效电路，如图3所示，R为线路电阻。

  

  （a） 模 态1（S导 通 ） （b） 模 态2（S关 断 ） （c） 输 出 电 压 波 形

  图 3 输 出 等 效 电 路 与 输 出 电 压 波 形 分 析

  模压电感模态1时，输出电压的表达式为

  u_o1=U₂₁＋(U

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