2. 5 直流变压器的基本电路结构

图3为直流变压器的基本电路结构，其中Lr 为变压器漏感(或少量串联电感)，原边高频逆变电路可以是推挽、半桥、全桥、推挽正激、双管正激、有源箝位正激、谐振复位正激和不对称半桥等电路拓扑;副边整流滤波电路，如图4所示，可以是不带输出滤波电感的半波整流、全波整流、全桥整流和推挽正激整流电路，整流二极管可以换成同步整流管，减小通态损耗。将副边整流二极管换成双向的开关管可以构成双向直流变压器，图5是双向半桥直流变压器。反激、双管反激和正-反激以及双管正-反激电路由于变压器起着电感和变压器的双重作用，变压器需要储能，不能进行能量的直接传输，所以不适合用作直流变压器。满足理想直流变压器基本要求的电路结构为：

① Lr 尽量小;Lr 越小，线路压降越小， 越能保证直流变压器输入、输出的正比关系。

② 直流变压器中不含有大的储能元件;储能元件小是保证频带宽度的条件，这就要求系统占空比尽量接近1，系统滤波元件小。

③ 实现零电压开关;实现零电压开关有助于提高变换效率，漏感Lr越大越容易实现开关管零电压 开通。开关管并联电容有利于开关管的零电压关断，但同时造成了零电压开通困难[3,6]。

3. 直流变压器在两级功率变换中的应用

3.1 直流变压器在VRM中的应用

现在国外提出的两级结构的VRM可以分为两类，如图6、7所示[3]。在图6中，前级直流变压器采用开环控制，恒占空比工作，起着隔离和变压的作用，后级用来实现输出电压的调节，图7反之。由于图6结构的反馈电路不需要隔离，所以VRM瞬态响应更快，因此两级式VRM更多的是采用图6结构。直流变压器在接近100%的等效占空比下工作，起着隔离和变压的作用。利用变压器的漏感实现能量的传输，输出不需滤波电感，变换效率高;采用开环控制，控制电路简单;易于实现软开关，可进一步提高开关频率，提高功率密度，同时大大减小了滤波器的体积，提高了系统的动态性能，适用于未来的高效率高功率密度的VRM。

文献[3]提出了一种两级结构的48V VRM，电路由有源箝位正激直流变压器和多相交错并联的同步整流BUCK变换器级联组成，如图8所示。BUCK电路的工作频率为1MHz, 大大减小了输出滤波器的体积，提高了VRM的功率密度和瞬态响应速度。有源箝位正激直流变压器电路结构简单，去除了传统有源箝位正激变换器的输出电感和续流二极管，由于输出电容的箝位，副边整流管上不存在电压尖峰，可以选择电压定额较低的整流管，减小了通态损耗。利用变压器磁化电流实现开关管的零电压开关，同时减小输出滤波电容，和漏感发生谐振，实现零电流关断。满载时，这种两级结构的VRM效率高达96.5%。

文献[5]提出了一种由多相交错并联的同步整流BUCK变换器和推挽直流变压器级联构成的24V VRM，如图9所示。推挽直流变压器恒占空比工作，开关管的占空比为50%。并将这种两级结构的VRM和单级VRM比较，在相同的开关频率下，两级结构的VRM大大提高了动态响应速度和负载变化率，通态损耗小，变换效率高。

3.2 直流变压器在级联式双向DC/DC变换器中的应用

在一些既需要电压调节，又需要电气隔离的双向DC/DC变换器(Bi-directional DC/DC converter简称BDC) 应用场合中，可以采用非隔离的双向直流变换器和双向直流变压器级联的结构，实现能量的双向传输，是一种新颖的BDC 方案。