推挽升压型耦合电能传输系统DC／DC变换器研究
5 初级品质因数与输入输出电压特性分析
为对系统主要特性进行分析，假设系统工作在谐振状态，忽略系统初、次级线圈内阻。等效负载输出功率为：
f0，Lp，Ls及M等参数不变时，由式(10)，(11)可知，Uin恒定时，即可保证Uo恒定。
对于CPT系统，品质因数Qp过大会使系统损耗增加，从而使CPT传输效率降低，对于SP系统，Qp与系统其他参数的关系式为：
CPT系统中，f0一般在15～30 kHz之间，此处，Uin=12 V，Uo=360 V，则A=30。令f0=20 kHz，Lp=200 μH，则可得Qp随Ro变化曲线如图4所示。再令Ro=50 Ω，则可得Qp随A变化曲线如图5所示。由图4，5可见，不采用推挽变压器时，若要满足输入输出电压要求，则Qp最高可达1 200，最低也达到了200，当采用推挽变压器后Qp大大降低，通过合理选择n可将Qp控制在合适的范围内。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/175859.htm
6 实验
按照图2制作了一台带推挽变压器的CPT系统DC／DC变换器样机。推挽变压器采用EI型铁氧体磁芯，初、次级绕组匝数分别为6，60，Uin =12V，开关管采用IRF540，为减少趋肤效应，初、次级绕组及初、次级线圈均采用李兹线绕制，电容采用高压无感电容，f0=26kHz，Lp=174 μH，Ls=81 μH，Cp=0．22 μF，Cs=0．47 μH。实验中采用SG3525来产生两路互补驱动信号给高速MOSFET驱动芯片IXDN404，实验波形如图6所示。图6a，b为系统偏离谐振点及系统在谐振点且Ro=100 Ω时变换器波形，图中由上至下分别为uT、初级发射线圈两端电压uLp、次级收线圈两端电压uLs和整流后Uo波形。由于引线电感的存在使开关管开通关断时产生电压尖峰，尽管次级输出电压也存在电压尖峰，但此电压尖峰经谐振回路后在接收端会被消除。由于推挽变压器输出电压升高10倍，相同输出功率下，串联谐振网络电流减少10倍，谐振回路损耗由于与电流平方成正比，因此大大降低，故由增加变压器所带来的损耗也大大降低，经实验验证，加入推挽变压器后，同等输入输出电压及输出功率条件下，系统输出效率最高可提高22％。在实验中还发现，Uin不变时，改变负载，Po会发生变化但Uo基本无变化，与理论分析一致。
7 结论
在低压输入高压输出的耦合电能传输应用场合，仅靠初、次级线圈谐振来升压存在电压增益太大从而使系统品质因数过高的缺点，品质因数过高会使耦合电能传输损耗增大，效率降低，带推挽升压变压器的耦合电能传输系统可利用变压器进行一次升压，再由谐振电路进行二次升压，因此可解决上述问题，由于开关管共地，驱动无需隔离，从而使驱动电路设计变简单。由于开关管工作在硬开关工作模式下，故系统存在开关损耗，如何使系统工作在软开关模式下，从而进一步提高系统传输效率是下一步需要解决的问题。
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