一种新型有源箝位双向大变比DC/DC电路研究

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.06.006

电器与能效管理技术 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (6): 38-43.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.06.006

一种新型有源箝位双向大变比DC/DC电路研究

王亮¹, 徐玉珍², 唐剑彬³

1.长沙职业技术学院, 湖南长沙 410217
2.福州大学电气工程与自动化学院, 福建福州 350108
3.国网福建省电力有限公司莆田供电公司, 福建莆田 351106

收稿日期:2025-03-04 出版日期:2025-06-30 发布日期:2025-08-11
作者简介:王亮(1995—),男,讲师,研究方向为电力电子变流技术。|徐玉珍(1975—),女,博士,副教授,研究方向为电力电子变流技术。|唐剑彬(1995—),男,工程师,主要从事电力系统技术研究工作。
基金资助:
湖南省教育厅科学研究资助项目(23C1125)

Research on a Novel Active Clamp Bidirectional High Ratio DC/DC Circuit

WANG Liang¹, XU Yuzhen², TANG Jianbin³

1. Changsha Vocational and Technical College, Changsha 410217, China
2. College of Electrical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China
3. Putian Power Supply Company, State Grid Fujian Electric Power Co., Ltd, Putian 351106, China

Received:2025-03-04 Online:2025-06-30 Published:2025-08-11

摘要/Abstract

摘要：

为解决DC/DC电路中耦合电感增益单元引入的电压尖峰及增大电压应力问题,提出一种新型有源箝位双向大变比DC/DC电路。所提电路不仅可实现电压的大比例变换,还能利用有源箝位电路有效吸收耦合电感的漏感能量,从而降低功率开关管的电压应力。为验证电路的有效性,设计1台低压侧电压为48 V、高压侧电压为400 V、功率为200 W的实验样机。实验结果表明,所提电路能够成功实现电压的大比例变换,并降低功率开关器件的电压应力,验证了电路设计的可行性和有效性,为DC/DC电路的设计提供了新的思路和方法。

关键词: 有源箝位, 双向大变比, DC/DC电路, 电压应力

Abstract:

In order to solve the problem of voltage spikes and increased voltage stress caused by the coupling inductance gain unit in the DC/DC circuit, a novel active clamp bidirectional large ratio DC/DC circuit is proposed.The proposed circuit not only realizes a large proportion voltage transformation, but also effectively absorbs the leakage energy of the coupling inductance by using the active clamp circuit, thereby the voltage stress of the power switching transistor is reduced. To verify the effectiveness of the circuit, an experimental prototype with a low-voltage side of 48 V, a high-voltage side of 400 V and a power of 200 W is designed. The experimental results show that the proposed circuit can successfully achieve a large proportion voltage transformation and reduce the voltage stress of the power switching device. The feasibility and effectiveness of the circuit design is verified. New ideas and methods for the design of DC/DC circuits are provided.

Key words: active clamp, bidirectional large ratio, DC/DC circuit, voltage stress

中图分类号:

TM46

王亮, 徐玉珍, 唐剑彬. 一种新型有源箝位双向大变比DC/DC电路研究[J]. 电器与能效管理技术, 2025, 0(6): 38-43.

WANG Liang, XU Yuzhen, TANG Jianbin. Research on a Novel Active Clamp Bidirectional High Ratio DC/DC Circuit[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2025, 0(6): 38-43.

图/表 9

图1

图2

图3

图4

图5

表1

图6

图7

图8

参考文献 8

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参数	数值或型号
低压侧电压U_L/V	48
高压侧电压U_H/V	400
功率开关管S1、S2	C3M0065090(900 V/36 A/65 mΩ)
辅助开关管S4	C3M0065090(900 V/36 A/65 mΩ)
耦合电感L₁₁/μH	103
耦合系数k	0.99
中间电容C₁	4.7 μF/630 V(薄膜)
箝位电容C₄	4.7 μF/630 V(薄膜)
占空比D	0.675 7
低压侧电解电容C_L	180 μF/250 V(电解)
高压侧电解电容C_H	220 μF/450 V(电解)
功率二极管VD1、VD2	IDH10G65C5(650 V/10 A)
辅助二极管VD3	IDH10G65C5(650 V/10 A)
耦合电感L₁₂/μH	908
电感L₂/mH	2.574
开关频率f_s/kHz	50
匝比N	3
额定功率P_o/W	200

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Research on a Novel Active Clamp Bidirectional High Ratio DC/DC Circuit

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[2]	荣军, 万军华, 聂桂阳. 交错并联Boost PFC电路的技术研究[J]. 电器与能效管理技术, 2024, 0(12): 47-50.
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