Convertisseur DC-DC basé sur un inducteur couplé à deux enroulements avec deux interrupteurs de puissance synchrones et capacité de gain de tension ultra-élevée

Cet article décrit une configuration de boost DC-DC non isolée qui utilise un inducteur couplé à deux enroulements (CI) ainsi que deux interrupteurs de puissance synchrones pour obtenir une conversion de tension ultra-élevée à des cycles de service relativement bas. La structure proposée combine une étape de gain quadratique avec l'inducteur couplé pour réaliser un important boost de tension de sortie. Le rapport de conversion global peut être ajusté de manière flexible grâce à deux facteurs de conception indépendants : le cycle de service des interrupteurs et le rapport d'enroulement de l'inducteur couplé, offrant des degrés de liberté supplémentaires pour l'optimisation. Les principaux avantages du convertisseur sont son très haut gain en tension (VG), la réduction du stress en tension (VS) sur les interrupteurs actifs, le courant d'entrée continu, un sol commun entre l'entrée et la sortie, une opération à commutation douce pour les diodes D3 et D4, et la possibilité d'utiliser un schéma de commande de porte synchronisé. Le document examine en détail les intervalles de fonctionnement, le comportement à l'état stationnaire, la procédure de conception et la performance d'efficacité, et développe également un modèle dynamique pour une analyse orientée contrôle. Pour mettre en évidence ses forces, la topologie proposée est systématiquement comparée à plusieurs convertisseurs à haut gain existants. Enfin, les résultats expérimentaux obtenus à partir d'un prototype de laboratoire de 400 W fonctionnant à 50 kHz confirment la faisabilité et l'efficacité du convertisseur proposé pour atteindre un haut gain de tension, réduire le stress en tension sur les dispositifs et obtenir une haute efficacité dans des conditions de fonctionnement pratiques.