【电路设计】基于变压器的DC/DC变换电路(含Multisim仿真)

2023-10-30

前言

  今天看到一个电路图,觉得很有意思,是使用变压器来进行DC/DC变换的电路,似乎和电力电子中学的Buck,Boost电路都不一样,然后就这个问题花了一点时间,找了一些资料,记录一下。

变压器进行直流变换?

  从高中物理开始,我们接触到的变压器似乎都是用来变换交流电,而且教材上明确写着变压器接直流可能会烧坏线圈,但实际上变压器在DC/DC领域同样有着非常广泛的应用。其核心思想就是切换直流量的大小,使其变化,这样就具有了交流电的特性。联想PWM控制即可大致了解其原理。
  那为什么要这么麻烦使用变压器来进行DC/DC变换呢?buck/boost不行吗?我觉得主要原因就在于变压器良好的隔绝特性,即电磁隔离特性。因为在一些强电场合,隔离还是非常重要的,因此这方面似乎前景广阔(知网上有很多相关论文,有兴趣的可以去搜索一下)

电路

  这里只展示三个找到的电路。【高级的电路可以去查文献】

  • (一)在这里插入图片描述  参考链接
      这个电路的实质其实还是buck电路(后半部分),但是输入是通过一个变压器连接到buck电路的输入端,需要注意的是,这个变压器有三个线圈, N 1 , N 2 , N 3 N_1,N_2,N_3 N1N2N3,根据参考链接中的表述,它们之间的关系似乎是: N 1 − > N 2 − > N 3 N_1->N_2->N_3 N1>N2>N3,即依次为一次线圈、二次线圈、三次线圈。
      这个电路的控制方法显而易见,就是控制开关 T T T的开通和关断,当 T T T开通时,电源 V s V_s Vs N 1 N_1 N1充电,得到 i 1 i_1 i1,从而影响 N 2 N_2 N2,得到 i 2 i_2 i2,然后 i 2 i_2 i2相当于buck电路的电源,得到 V O V_O VO;当 T T T关断时, i 3 i_3 i3通过二极管 D 3 D_3 D3续流抵消电源的 i s i_s is,使电压降下去, V O V_O VO减小。
      以上就是这个电路的大致工作过程,我觉得还有很多疑点没有解决,但是参考链接中表述得似乎也不清楚,这个留待之后探索。
  • (二)
    在这里插入图片描述
      这个电路是从一个企业中看到的,详见这个链接
      上图中的两个开关是联动的,可以通过PWM控制,利用变压器的电压转换的效果,实现DC/DC变换。
  • (三)
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
      通过一个控制电压产生不同占空比的PWM信号,来控制两个开关管的导通和关断,进而控制直流电压输入到变压器中,然后经过转换之后加到右边的buck电路上,实现降压。
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