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电流型控制反激DC/DC变换器的设计与实现

刘剑，陈道炼

(南京航空航天大学，江苏南京210016）

1引言

静止变流器一般采用DC27V/DC190V/AC115V400Hz的变换结构，前级将输入的27V直流电转换为190

V直流电，后级逆变环节将190V直流电变换为用电设备所需的115V/400Hz交流电。由于反激变换器具有

电路拓扑简洁、输入电压范围宽、输入输出电气隔离、体积重量小等优点，因而将其作为静止变流器的前

级电路拓扑，将会使整个静止变流器的体积重量下降，以实现更高的功率密度。

2电流型控制反激DC/DC变换器

2.1功率电路

因为输入为低压大电流，故选用单管反激式拓扑结构，如图1所示。针对这一结构主功率开关上必须加

缓冲电路，否则开关管关断时漏感能量无处释放，将会引起电压尖峰击穿功率管。常用的缓冲电路有LCD、

RCD和有源箝位三种，考虑电路开关频率较高（80kHz），所以LCD缓冲不可取；而采用有源箝位，箝位

开关管要取很大电流定额，且变压器初级有很大环流不利于提高效率，故有源箝位也不可用；RCD缓冲具

有无源、电路简洁的特点，如果参数调试合理不会对效率造成太大影响，故被实验样机采用。

图1RCD缓冲单管反激式变换器电路拓扑

2.2控制方案

反激变换器具有电流源性质，开环不能开路，否则输出电压极高。作为静止变流器的直流环节使用，当

后级逆变桥的四个功率管均关断时，对前级的反激变换器输出端就相当于开路，因而必须采用电压闭环控

制；同时为提高电源的性能，采用电流型控制技术，这种电流电压双闭环控制使系统具有瞬态响应快、稳

定性高、内在限流能力等优点。

2.3电路组成

研制的1kW样机电路，如图2所示。整个电路的核心为UNITRODE公司的电流型PWM芯片UC3843

N，该芯片原用于设计200W以下的小功率开关电源，这里将其变通使用。Q、Q构成图腾柱以增大驱动

12

能力，Q作射极跟随器取出UC3843的锯齿波，CT1取样主开关管的电流信号，R、R将电流信号与锯齿

378

波相叠加作斜坡补偿，以消除电流控制型调节器在占空比大于50％时固有的次谐波振荡，R、R的比值可

78

以决定斜坡补偿的深度。R、D构成基准电压源，Q为误差放大管，光电耦合器U将误差电压反馈给U

13653

C3843N，构成电压闭环，同时保证电气隔离。

图2原理样机电路组成

3关键电路参数设计

3.1储能式变压器

设电流临界连续时的功率为总输出功率的1/5，则

B=B（1）

m

式中：B为最大磁密；

m

B为偏置点磁密。

则磁密变化量ΔB为

ΔB=2(B－B)（2）

m

原边匝数N为

1

N=（3）

1

式中：U为最小输入电压；

imin

t为开关管最大导通时间；

onmax

S为磁芯截面积。

电流临界连续时原边电感L