同步整流在隔离升压变换器中的应用

摘要：针对传统的DC/DC变化电路存在的问题，应用同步整流技术，提出了一种改进型隔离升压电路。通过对集成控制、滞环控制和脉宽控制三种控制电路的分析对比，最终选择脉宽调制做为其控制电路。根据DC/DC电源系统的性能指标设计了主电路参数，使用Saber软件对单模块系统的动态响应速度进行了仿真分析，仿真结果表明，改进型隔离升压电路完全可以满足航空静止变流器的特定要求，验证了理论分析的合理性和正确性，为航空静止变流器在航空地面电源上的进一步应用奠定了基础。

关键词：同步整流；隔离升压；DC/DC；Saber仿真

中图分类号：TN911—34；TM464文献标识码：A文章编号：1004—373X（2012）18—0168—03

引言

整流电路作为DC/DC变换器的一个重要组成部分，对DC/DC变换器的整机性能起着非常重要的作用[1]。传统的整流器件是采用功率二极管，由于二极管工作时，其导通压降较高，所以整流二极管上的损耗也比较严重。这种情况在低压、大电流的场合下显得尤为突出。二极管整流电路带来的损耗极大地影响着整个电路的效率。

这种场合，用低压功率MOSFET代替二极管作为整流器件，由于低压MOSFET的通态阻抗可以做到很小，所以可以有效地减小整流电路中的损耗，从而提高整个变换器的效率。整流器件由于要求与电路工作同步开关动作，所以被称为同步整流管，与此相关的技术，也形成同步整流技术[2]。

1改进型隔离升压全桥电路的提出

在主电路拓扑的选择上，单端正激式变换电路、推挽变换电路、推挽正激变换电路、半桥变换电路大多应用于中、小功率的场合[3]。而本文设计的变换器必须满足大功率的要求，且设计出的变换器要满足低压大电流输入、大升压比，所以主电路拓扑应采用全桥变换电路[4]，但是全桥电路存在一定的缺陷，由于其变压器次级连接着全桥整流电路，而全桥整流电路又由四个二极管连接而成，其次级的功率损耗很大，会对全桥变换电路的效率产生很大的影响。所以基于以上原因本文提出了改进的隔离升压全桥电路（如图1所示），即将同步整流技术应用于全桥电路之中，这样设计出的变换器即可以满足大功率的要求又可以减少变换器的功率损耗，提高变换器的效率。

改进后的全桥变换电路具有以下优点：

（1）采用同步整流技术，用MOSFET代替二极管作为整流器件，由于MOSFET的通态阻抗可以做到很小，所以可以有效地减小整流电路中的损耗，从提高整个变换器的效率。

（2）铁芯双向磁化，利用率高，其结构简单，成本较低，功率开关管承受电源电压，流过一倍输入电流，比较适合大功率场合。

（3）有隔离变压器，使电路能实现电气隔离，同时能完成大升压比。

（4）输入/输出电压调节范围广，适合电压波动范围大的场合。

控制电路动态性能的优劣对变换器的性能有着重要的影响，所以选择一种易实现且性能优良的控制电路在电源设计中极为重要。目前较为成熟的几种控制电路分别为集成控制电路（采用SG3525A集成控制芯片），滞环控制电路和脉宽调制电路。

2.1集成控制电路

SG3525A是将控制电路的功能部件集于一体，具有集成基准电压、振荡器同步、软启动时间控制，输入欠电压锁定等功能[5—6]。

仿真波形如图2所示。

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