摘要：分析了通信电源倍流整流电路的工作原理,应用状态空间平均法建立了倍流整流电路的频域模型,并给出了关键参数的设计要点。

本文分析了一种新型的倍流整流电路拓扑,如果在通信电源中得到应用,可以提高大电流输出时副边整流电路的效率。

传统上,通信电源变压器副边整流电路大多采用图1(a)所示带中心抽头的全波整流电路,该电路拓扑结构简单．器件总数少,二极管通态损耗小,但是变压器副边绕组的利用率较低。随着开关电源技术的迅速发展,通信电源要求更大的输出电流和更小的输出电压纹波。对低压大电流输出的变压器而言,中心抽头不仅给变压器的没计和制造带来很大困难,而且外部引线的安装和焊接也很难处理。

常用的倍流整流电路拓扑如图l(b)所示,与传统的变压器副边带中心抽头的全波整流电路相比,倍流整流电路有以下优点：减小了变压器副边绕组的电流有效值；变压器利用率较高,无需中心抽头,结构简单；输出电感纹波电流抵消可以减小输出电压纹波；双电感也更适合于分布式功率耗散的要求。

与全波整流电路相比,倍流整流器的高频变压器的副边绕组仅需一个单一绕组,不用中心抽头；与全桥整流电路相比,倍流整流电路使用的二极管数量少一半。因此,倍流整流电路结合了全波整流电路和全桥整流电路两者的优点。当然,倍流整流电路要多使用一个输出滤波电感,结构略显复杂。但此电感的工作频率及输送电流均为全波整流电路所用电感的一半,因此可做得较小。

倍流整流电路可以被看成是由传统的全桥整流电路演变而来。如图2所示,将图2(a)中全桥整流电路中的两个下方二极管用两个电感取代,即可获得图2(b),经过整理后即可得到如图2(c)所示的倍流整流电路。

实际上倍流整流电路也可以由全波整流电路通过拓扑变换得来。在图3(a)中,输出电感与输出电容和负载电阻,而连接的兀件可以互换,因此将输出电感换到输出负母线(b)；将变压器的副边绕组看成电压源,而把输出电感看成电流源,可得图3(c)；由虚线框内三端口网络的Y/△变换,可得图3(d)；再将电流源恢复成输出电感,将电压源恢复成变压器的副边绕组,可得图3(e)所示的倍流整流电路。

倍流整流电路的原理图如图4所示,对中、大功率的通信电源而言,移相全桥电路是较为常见的电路拓扑形式,在原边电路处于续流状态时,变压器的原边绕组和副边绕组都被短路。因此倍流整流电路在稳态运行时,每个开关周期有4种工作模式。为便于分析作如F假设：高频变压器原副边匝比为n=N1/N2,忽略高频变压器原副边漏感,所有器件均为理想器件。可得关键波形如图5所示。