(c)T2-T3
如图4(c)所示,闸级控制信号VGS2于T2加诸于半导体开关元件Q2。因此,半导体开关元件Q1和Q2同时被导通,变压器一次侧两绕组P1-P2因此被短路,导致一次侧输入电压跨在输入电感器Li,处于充电状态,电感电流因而呈线性上升。而在二次侧,因整流二极体D1-D4,无法获得导通的顺向偏压,均呈现关断状态。此时,一半的负载电流由输出电容器C0提供,另一半由箝位电容器C1经由C1(+)-S1-L1-R-S2-L2-C1(-)路径提供。由于箝位电容器能分摊此一时区间所需要的负载电流,输出电容器的电流涟波得以降低为负载电流的一半。因此,得以选用较小数值的输出电容器。另外,因为二次侧绕组极性相反,跨在此二绕组上的电压互相抵消,使得箝位电容器平均电压被箝制于输出电压值V0。
(d)T3-T0
如图4(d)所示,闸级控制信号VGS1于T3被移除。在此一时区间,一次侧输入电压及电感电压总和,跨在变压器一次侧P2绕组,经由变压器二次侧绕组S2,整流二极体D3-D4路径,将大部分的输入功率传送到负载。同时,部分的输入功率也分别对输出电容器C0及箝位电容器C1,经由S1-C1-D3-D4-L1-S1和S2-L2-D3-D4-C0-S2路径进行充电。此时,二极体D1-D2,分别因D3-D4的导通,而被箝制于输出电压值V0。
从前一节的探讨,在半个工作周期内,个别存在一储存能量及传送能量的时区间,Tcharge及Ttransfer各时区间的长短,可以依如下公式求得:
另外从变压器的伏秒平衡,此一电路的电压增益可以导出如下:
其中的工作周期,D,应大于50%,变压器的匝数比也可依下列公式求得:
3 实验结果显示
为验证本文所提出的一新型低输出电流涟波升压型电力转换器,将以16-24V低输入电压,200V输出电压及320W输出功率为规格,进行一雏形电路实验,验证此一电路架构的可行性及其电气性能。其规格、主要选用元件及参数条列于表1。
图5(a)及图5(b)所示为所提出的新型低输出电流涟波升压型电力转换器,分别在高输入电压、轻载工作状况及低输入电压、满载工作状况的主要电压及电流波形。各国中的第三、四组波形分别为VDS1及VDS2电压,都被箝制在2V0/N(53V)。虽然,二极体D2及D4的波形没有显示。但透过第五、六组的波形,可以读到或计算D1-D4分别箝制在V0。