Ćuk谐振转换器新设计降低对电感磁性要求

PCB

很多工程师都知道Slobodan Ćuk(发音类似chook)博士，他是Ćuk DC-DC转换器架构的设计者，这种转换器以输入和输出纹波电流低而闻名，也可作为降压-升压器使用。所以最近当我注意到Ćuk又发布了一个新的转换器架构时，马上就激起了我的兴趣…

我一直与这位和善的博士保持着联系，但是不太清楚他的新设计情况。原型好像已经建成，不过细节还没有透露。该设计被认为是一种谐振转换器，即便在相当低的频率(例如50kHz)下运作，仍然可以透过极少量的电感(甚至可以只是PCB走线)与大电容谐振。
我发现现有的电路描述有点难以理解(这无疑说明我的能力还不够)，以下只是我对该设计的一些粗浅领会。
如果忽略电感器(用短路替换)，它基本上就是一个电荷泵(CP)，以2：1的比例运作。
设想电路或多或少处于平衡状态，开关如图1所示：输入电压将在C1和C2之间被分压。当开关翻转时，C1将与C2并联(透过S2和D1)，传输一些电量以补充C2。
图1 Ćuk提出的谐振降压转换器兼电荷泵。
透过使用电感器，每个电荷泵相位包括谐振周期的一半。这样可以减少标准CP设计中出现的电流尖峰，并且可以在不损失效率的情况下实现输出电压的工作周期控制(因为电感会降低电荷传输速率)。我想控制电路也必须采取高负载模式，以便在低负载时保持输出电压不上升，因为在电荷转移阶段，L2的能量将不断转移到电容中。
D1和D2可以是实际的二极体，如果不介意损耗的话，但在大多数情况下应该是同步开关。Ćuk指出，在这种情况下替代D2的FET可能需要在开路时阻断电流，就像二极体一样，但是其源极代替D2阴极的N通道FET(如Ćuk的一个电路原理图中所示)将使一个体二极体指向错误的方向。背靠背FET可能是必要的，但利用正确的控制电路，我认为源极可能在左边。
透过这个设计，我相信我的分析能力得到了提高，但如果你认为我的分析哪里不对，请分享你对该电路的理解和看法。这是对我需要提高模拟技能的提醒吗？我们拭目以待。
Ćuk似乎偏爱保持低开关频率，但我认为没有理由不提高频率，这样可以较小的LC值获得较快的瞬态回应(但要付出增加开关损耗的代价)。具体有什么样的好处呢？让我们看一些例子：
50kHz: 1,000μF, 10nH
500kHz: 22μF, 4.6nH
2MHz: 6.8μF, 1nH
有时，平方根运算真是有用。你对这个设计的潜在价值有何看法？

王栋春 · 2019-1-13 21:50:33

资料经验不错学习了

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