2023年回来再挖坟,我认为在不使用任何耦合电感和变压器的情况下单级高功率把12V升480V是工程上可行的。主要依据是IEEE Trans. Power Electronics期刊上2018年左右有人做过一个24V升400V的光伏直接并网的MPPT。[需要补充引用]
单纯靠普通Boost是很难做到的。于是得思路放开,去挖掘奇怪的拓扑。如下二图所示的是两种高增益的升压拓扑:
若下文无特别说明,所有元件均指向上图中的。
这俩电路本质是一样的,经过模态分析就能知道。两只开关管都是共地的,好驱动。电路也是使用PWM控制,两个开关管的PWM波是相同占空比但是相位相差180°,但是要求其占空比必须大于50%。
细心的小伙伴可能会发现两只电感的输入都接了电源。是的没错,这货输入是交错并联的!这样可以极大降低输入滤波器上的电流应力,能用更小的输入电容。等等,那均流怎么办?做过多相VRM的小伙伴一定会问。这就不得不说这类电路最大的优点了--自均流!而且是无视电感误差那种自均流!
飞跨电容C1是自均流和高电压增益的关键。已上面的俩两级电路为例,在同样占空比下的输出电压是普通boost的两倍!在正常工作情况下,C1的电压为一半的输出电压。因此两只MOS管的最大耐压也是一半输出电压,这样可以用耐压更低但是低内阻的开关管。
此外,这个电路不存在电荷泵中经常存在的电容互冲导致峰值电流巨大的问题。仔细看,任何模态下电容的回路里总是存在着一只电感。
哦对忘了说了,这个电路可以继续增加级数(堆L1 C1 S1 D1n这个组合)。假设级数为n,那么在同样占空比下的输出电压是普通boost的n倍,MOS管的最大耐压是输出电压的n分之一。但是这是占空比的限制也变成了1-1/n。
如果不追求共地的话,还可以做这种东西:
好了,说说难点。
上面说了,这东西有最小占空比限制,也就是说在充满电需要维持电容电压的情况下比较难搞。目前工程化的解决方案是充电时恒流工作,充到电压之后进行滞回的间歇工作。
可控硅发射问题。这个相对简单,加一只低压MOS在最上面图里的L2上即可阻挡所有DC通路。这只MOS只用承受很小一部分输入电流。可以选用那种锂电保护mos。
控制问题。两级可以用TL494加反向器生成PWM。多级的话,我设想是用UC3843之类的先产生一个比较大占空比但是很高频的PWM,之后用74HC74组成的分频器加上或非门给分成多个小占空比的低频信号。应该没必要上单片机。
级数的话,我感觉4-6级差不多就够了。
时段 | 个数 |
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