推挽升壓型耦合電能傳輸系統(tǒng)DC／DC變換器研究
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
5 初級(jí)品質(zhì)因數(shù)與輸入輸出電壓特性分析
為對(duì)系統(tǒng)主要特性進(jìn)行分析，假設(shè)系統(tǒng)工作在諧振狀態(tài)，忽略系統(tǒng)初、次級(jí)線(xiàn)圈內(nèi)阻。等效負(fù)載輸出功率為：
f0，Lp，Ls及M等參數(shù)不變時(shí)，由式(10)，(11)可知，Uin恒定時(shí)，即可保證Uo恒定。
對(duì)于CPT系統(tǒng)，品質(zhì)因數(shù)Qp過(guò)大會(huì)使系統(tǒng)損耗增加，從而使CPT傳輸效率降低，對(duì)于SP系統(tǒng)，Qp與系統(tǒng)其他參數(shù)的關(guān)系式為：
CPT系統(tǒng)中，f0一般在15～30 kHz之間，此處，Uin=12 V，Uo=360 V，則A=30。令f0=20 kHz，Lp=200 μH，則可得Qp隨Ro變化曲線(xiàn)如圖4所示。再令Ro=50 Ω，則可得Qp隨A變化曲線(xiàn)如圖5所示。由圖4，5可見(jiàn)，不采用推挽變壓器時(shí)，若要滿(mǎn)足輸入輸出電壓要求，則Qp最高可達(dá)1 200，最低也達(dá)到了200，當(dāng)采用推挽變壓器后Qp大大降低，通過(guò)合理選擇n可將Qp控制在合適的范圍內(nèi)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/175859.htm
6 實(shí)驗(yàn)
按照?qǐng)D2制作了一臺(tái)帶推挽變壓器的CPT系統(tǒng)DC／DC變換器樣機(jī)。推挽變壓器采用EI型鐵氧體磁芯，初、次級(jí)繞組匝數(shù)分別為6，60，Uin =12V，開(kāi)關(guān)管采用IRF540，為減少趨膚效應(yīng)，初、次級(jí)繞組及初、次級(jí)線(xiàn)圈均采用李茲線(xiàn)繞制，電容采用高壓無(wú)感電容，f0=26kHz，Lp=174 μH，Ls=81 μH，Cp=0．22 μF，Cs=0．47 μH。實(shí)驗(yàn)中采用SG3525來(lái)產(chǎn)生兩路互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)信號(hào)給高速M(fèi)OSFET驅(qū)動(dòng)芯片IXDN404，實(shí)驗(yàn)波形如圖6所示。圖6a，b為系統(tǒng)偏離諧振點(diǎn)及系統(tǒng)在諧振點(diǎn)且Ro=100 Ω時(shí)變換器波形，圖中由上至下分別為uT、初級(jí)發(fā)射線(xiàn)圈兩端電壓uLp、次級(jí)收線(xiàn)圈兩端電壓uLs和整流后Uo波形。由于引線(xiàn)電感的存在使開(kāi)關(guān)管開(kāi)通關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生電壓尖峰，盡管次級(jí)輸出電壓也存在電壓尖峰，但此電壓尖峰經(jīng)諧振回路后在接收端會(huì)被消除。由于推挽變壓器輸出電壓升高10倍，相同輸出功率下，串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)電流減少10倍，諧振回路損耗由于與電流平方成正比，因此大大降低，故由增加變壓器所帶來(lái)的損耗也大大降低，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，加入推挽變壓器后，同等輸入輸出電壓及輸出功率條件下，系統(tǒng)輸出效率最高可提高22％。在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，Uin不變時(shí)，改變負(fù)載，Po會(huì)發(fā)生變化但Uo基本無(wú)變化，與理論分析一致。
7 結(jié)論
在低壓輸入高壓輸出的耦合電能傳輸應(yīng)用場(chǎng)合，僅靠初、次級(jí)線(xiàn)圈諧振來(lái)升壓存在電壓增益太大從而使系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)過(guò)高的缺點(diǎn)，品質(zhì)因數(shù)過(guò)高會(huì)使耦合電能傳輸損耗增大，效率降低，帶推挽升壓變壓器的耦合電能傳輸系統(tǒng)可利用變壓器進(jìn)行一次升壓，再由諧振電路進(jìn)行二次升壓，因此可解決上述問(wèn)題，由于開(kāi)關(guān)管共地，驅(qū)動(dòng)無(wú)需隔離，從而使驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)變簡(jiǎn)單。由于開(kāi)關(guān)管工作在硬開(kāi)關(guān)工作模式下，故系統(tǒng)存在開(kāi)關(guān)損耗，如何使系統(tǒng)工作在軟開(kāi)關(guān)模式下，從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)傳輸效率是下一步需要解決的問(wèn)題。
評(píng)論