一种采用耦合电感的开关电路分析

将耦合电感与开关电路相结合，能够大大增强开关电路输出电压增益及其调节的灵活性。本文将耦合电感的原、副边分别与二极管–电容单元进行融合，拓展了开关电路的结构形式，为新型高性能开关电路的研究提供了一定的基础。对所提电路进行了详细分析和仿真验证，仿真结果验证了理论分析的

传统的非隔离型功率开关电路(如Boost、Buck-Boost 等)具有广泛的工业应用价值，但在要求高增益的应用场合，功率开关管导通占空比需要非常大，甚至接近于1 的极限状态，这会导致严重的二极管反向恢复问题和EMI，从而降低了变换器的效率。因此，具有高电压增益的非隔离型功率开关电路得到了广泛关注[1]-[7]。

本文提出一种基于耦合电感的开关电路如图1 所示。

该电路包括一个耦合电感T， 一个功率开关管S， 三个二极管和三个电容。

耦合电感T 的原边N1 相当于传统boost 变换器的输入电感， 电容C1 经由二极管D1 吸收N1 的漏感能量。电容C2 及二极管D2 与耦合电感T 的副边N2 相连，再通过与原边N1 串联来得到更高的升压比。续流二极管D3 连接输出电容C3。该电路具有以下特点：1) 耦合电感，电容及二极管的连接可以得到较高的升压比；2) 耦合电感的漏感能量的循环利用可以提高变换器的效率，同时降低电路元器件的电压电流应力；3) 功率开关管S 在关断时可以有效的孤立前端电源，保证安全；4) 此电路的输出与输入共地。此变换器详细工作模态及稳态分析如下所述。

Figure 1. The proposed switching circuit 图1. 所提开关电路