CN111682779A - 一种可抑制输出能量倒流的副边串联lcd励磁能量转移正激变换器 - Google Patents

一种可抑制输出能量倒流的副边串联lcd励磁能量转移正激变换器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可抑制输出能量倒流的副边串联LCD励磁能量转移正激变换器，包括正激变换器主电路，以及与正激变换器主电路连接的能量转移与传输电路。正激变换器主电路包括高频变压器T、开关管S、二极管D1、二极管D2、电感L1和电容C1；所述能量转移与传输电路包括二极管D3、电容C2、二极管D4和电感L2。本发明电路结构简单,可靠性高，二极管D4保证了输出端能量不会倒流，降低了变换器的无功损耗；并且可实现励磁能量转移到负载侧，提高了能量传输效率；还可实现开关管的软关断或软开通，并消除二极管的反向恢复问题，进一步减小开关管和二极管损耗，提升整体效率。

Description

一种可抑制输出能量倒流的副边串联LCD励磁能量转移正激 变换器
技术领域
本发明属于开关电源技术领域，具体涉及一种可抑制输出能量倒流的副边串联LCD励磁能量转移正激变换器。
背景技术
隔离型开关电源包括：反激变换器、半桥/全桥变换器和正激变换器，相对于反激变换器，正激变换器的功率大小并不受限于变压器储存能量的能力；相对于半桥、全桥变换器，正激变换器而言，其所用的元器件更少，电路更简单，成本更低廉，可靠性更高。
因此，正激变换器电路因其结构相对简单、成本较低、输入输出隔离、工作可靠性高等诸多优点，更适合应用在中小功率电能变换场合，并受到业界高度关注。但是，对于单管正激变换器而言，因为其工作在正向激磁状态下，其高频变压器磁芯单向磁化，本身没有磁复位功能，致使其极有可能引起磁芯饱和等问题。并且，磁饱和的结果将导致流过开关管的电流猛增，甚至损坏开关管，在很大程度上限制了正激变换器的推广。
所以必须添加专门的磁复位电路或者能量转移电路来避免磁芯饱和。磁复位电路的主要工作机理是在每个周期的开关关断时间内将励磁能量进行转移，可以消耗在其他器件上或者返回到输入电源或传输到负载端。现有的正激变换器所采用的磁复位电路种类较多，大致分为三种，一种是在输入端接入复位绕组，使能量返回输入电源；第二种是在变压器原边侧连接RCD、LCD等复位电路，使能量消耗掉或者返回到输入端；第三种是在副边采取复位措施，可将能量转移到输出端。传统的RCD钳位电路比较简单，其不足是将励磁能量消耗在箝位电阻中，使系统的整体效率难以提高；有源钳位技术实现磁复位是一种性能优良的方法，但其增加了变换器电路的复杂性、设计难度与成本；磁复位绕组复位方法技术成熟可靠，励磁能量可返回到输入电源中，但是磁复位绕组增加了变压器结构的复杂度，并增加了功率开关管的电压应力。
然而现有的副边复位办法：要么需要增加复位绕组或电路复杂，增加了变压器或电路的设计和制造难度及成本；要么实现能量转移需要通过较多的二极管，增加了电路损耗；要么会影响正激电感的工作模式或其它电气性能指标，不利于大功率传输。
因此，为使正激变换器得到进一步推广应用，解决其磁复位问题，提升其综合性能，并针对其他复位方式存在的缺点，研究新的磁复位方式是需要不断探讨的课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种可抑制输出能量倒流的副边串联LCD励磁能量转移正激变换器，解决现有磁复位电路励磁能量利用率低、电路组成复杂、损耗大、效率低以及现有副边复位影响正激电感工作模式的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可抑制输出能量倒流的副边串联LCD励磁能量转移正激变换器，包括正激变换器主电路(1)，以及与正激变换器主电路(1)连接的能量转移与传输电路(2)；其中，所述正激变换器主电路(1)包括高频变压器T、开关管S、二极管D1、二极管D2、电感L1和电容C1，所述高频变压器T原边的同名端为正激变换器主电路(1)的正极电压输入端IN+且与外部电源的正极输出端连接，所述高频变压器T原边的异名端与开关管S的漏极连接，所述开关管S的源极为正激变换器主电路(1)的负极电压输入端IN-且与外部电源的负极输出端连接，所述开关管S的栅极与外部控制器的输出端连接，所述高频变压器T副边的同名端与二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极与二极管D2的阴极和电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端与电容C1的一端连接且为正激变换器主电路(1)的正极电压输出端OUT+，所述高频变压器T副边的异名端与二极管D2的阳极和电容C1的另一端连接且为正激变换器主电路(1)的负极电压输出端OUT-，所述正激变换器主电路(1)的负极电压输出端OUT-接地；所述能量转移与传输电路(2)包括二极管D3、电容C2、二极管D4和电感L2，所述二极管D3的阳极与二极管D2的阳极连接，所述二极管D3的阴极与电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端与二极管D1的阳极连接，所述电感L2的一端与二极管D4的阴极连接，其另一端与二极管D1的阴极连接，所述二极管D4的阳极与二极管D3阴极连接。
其中，较佳方案是：所述二极管D1、D2为快恢复二极管。
其中，较佳方案是：所述开关管S为全控型功率半导体器件。
其中，较佳方案是：所述副边串联LCD励磁能量转移正激变换器的电容C2根据第一选取步骤选取；其中，所述第一选取步骤的步骤包括：
步骤101、选取储能电容C2的容值C2；
步骤102、结合变换器输入电压Vi，计算电容C2的耐压值VC2,max；
步骤103、选取容值为C2且耐压值大于VC2,max的电容作为电容C2。
其中，较佳方案是：所述副边串联LCD励磁能量转移正激变换器的电感L2根据第二选取步骤选取；其中，所述第二选取步骤的步骤包括：
步骤201、确定电感L1的最大电流IL1,max；
步骤202、确定电感L1的电感值L1的取值范围；
步骤203、根据步骤201、步骤202选取电感L1。
其中，较佳方案是：所述副边串联LCD励磁能量转移正激变换器的二极管D3和二极管D4根据第三选取步骤选取；其中，所述第三选取步骤的步骤包括：
步骤301、计算流过二极管D3的最大电流ID3,max；
步骤302、计算二极管D3的耐压值VD3,max；
步骤303、根据流过二极管D3的最大电流ID3,max和二极管D3的耐压值VD3,max选择二极管D3；
步骤304、计算流过二极管D4的最大电流ID4,max；
步骤305、计算二极管D4的耐压值VD4,max；
步骤306、根据流过二极管D4的最大电流ID4,max和二极管D4的耐压值VD4,max选择二极管D4。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、实现励磁能量转移到负载侧，提高了变压器励磁能量的利用率，提升了变换器的整体效率。
2、电感L2增加了串联二极管D4，可抑制输出端能量的回流问题，降低无功损耗。
3、可实现开关管S的低电压关断，甚至零电压关断，降低开关损耗。
4、可实现低电压开通，降低开关管的开通损耗。
5、可消除二极管的反向恢复问题和反向浪涌电流，减小二极管损耗。
6、电容C2、二极管D4和电感L2组成的串联支路可以仅传输励磁能量，减小电感L2取值，节约成本。
7、同现有副边磁复位正激变换器相比较而言，所发明的能量转移与传输电路不会影响正激电感的工作模式，更适合应用于大功率领域。
8、本发明设计的可抑制输出能量倒流的副边串联LCD励磁能量转移正激变换器，相对辅助绕组复位，简化了变压器设计和制造，降低了变压器成本。
综上所述，本发明电路结构简单，实现方便且成本低，工作稳定性和可靠性高，功耗低，变压器利用率高，且能实现软开关，整体效率高，实用性强，推广应用价值高。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明可抑制输出能量倒流的副边串联LCD励磁能量转移正激变换器的电路原理图。
附图标记说明:
1—正激变换器主电路； 2—能量转移与传输电路。
具体实施方式
如图1所示，本发明的可抑制输出能量倒流的副边串联LCD励磁能量转移正激变换器，一种可抑制输出能量倒流的副边串联LCD励磁能量转移正激变换器包括正激变换器主电路1，以及与正激变换器主电路1连接的能量转移与传输电路2；其中，所述正激变换器主电路1包括高频变压器T、开关管S、二极管D1、二极管D2、电感L1和电容C1，所述高频变压器T原边的同名端为正激变换器主电路1的正极电压输入端IN+且与外部电源的正极输出端连接，所述高频变压器T原边的异名端与开关管S的漏极连接，所述开关管S的源极为正激变换器主电路1的负极电压输入端IN-且与外部电源的负极输出端连接，所述开关管S的栅极与外部控制器的输出端连接，所述高频变压器T副边的同名端与二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极与二极管D2的阴极和电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端与电容C1的一端连接且为正激变换器主电路1的正极电压输出端OUT+，所述高频变压器T副边的异名端与二极管D2的阳极和电容C1的另一端连接且为正激变换器主电路1的负极电压输出端OUT-，所述正激变换器主电路1的负极电压输出端OUT-接地；所述能量转移与传输电路2包括二极管D3、电容C2、二极管D4和电感L2，所述二极管D3的阳极与二极管D2的阳极连接，所述二极管D3的阴极与电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端与二极管D1的阳极连接，所述电感L2的一端与二极管D4的阴极连接，其另一端与二极管D1的阴极连接，所述二极管D4的阳极与二极管D3阴极连接。
具体实施时，负载RL接在正激变换器主电路1的正极电压输出端OUT+与负极电压输出端OUT-之间。所述正激变换器主电路1中，电感L1和电容C1均用于滤波。
本实施例中，所述二极管D1为整流二极管，所述二极管D2为快恢复二极管。二极管D2用于续流。
本实施例中，所述开关管S为NMOS开关管。
本实施例的工作原理为：
在对本实施例的工作原理进行分析前，假设正激电感L1工作于CCM，辅助电感L2及变压器副边电感Lw2工作于DCM。在此分成开关管关断期间和导通期间来分析本实施例的工作原理。为了便于介绍原理，约定：对于C2，假定其电压左负右正为正向电压，左正右负为反向电压；对于副边绕组w2，假定其电流从下到上为正向电流，从上到下为反向电流。
1、开关管S关断期间的能量传输过程及工作原理
假设开关关断时刻前，电感L2的能量全部转移到C2，C2反向电压上升到最大值，电感L2电流为零，电感Lw2正向电流及L1电流上升到最大值。D1导通，D2、D3、D4关断。
第一阶段：开关管低电压关断
开关管驱动信号由高电平变为低电平后，开关管进入关断期间。在开关管从导通过渡到关断的过程中，励磁电流+副边反射电流为开关管寄生电容充电，变压器原、副边电压减小，当副边电压减小到等于C2的反向电压时，此阶段结束。此阶段，开关管承受电压为Vi-nVC2(Vi输入电压，VC2为C2反向最大电压，n为变压器变比)，所以，开关管承受的电压要比Vi小很多，实现了低电压关断(在特定参数下，还可实现零电压关断。)。此阶段，D1维持导通，D2、D3、D4关断。
第二阶段：电容C2释放反向储能
副边电压减小到等于C2反向电压后，D3导通(属于零电压、零电流导通)，C2开始释放反向储能。此时D1维持导通，C2的反向储能通过两条回路释放：一条为电容C2经过D1、L1、RL、D3释放能量，这使得二极管D1不会立刻关断，但D2仍然处于关断状态；另一条为C2经过W2、D3释放能量。一直到C2放电到反向电压下降为零时，变压器原、副边电压同时也减小到零(开关管两端电压上升到Vi)，C2的反向储能释放完毕，此阶段结束。此阶段，D4保持关断，电感L2电流维持为零，D1实现零电压、零电流关断，而D2零电流导通。
第三阶段：电容C2正向储能
电容C2的反向电压值下降到零后，进入此阶段。此后，D3维持导通，变压器副边绕组电流从最大值开始下降，并为电容C2正向充电，其正向电压从零开始增加，直至耦合到变压器副边绕组的励磁电流下降为零时，C2的正向电压达到最大值，变压器完成磁复位，此阶段结束。在此过程中，D4保持关断，电感L2电流维持为零。此过程结束时，D3关断，且属于零电流、零电压关断。
第四阶段：C2向L2和w2转移能量
电容C2的正向电压上升至最大后，D3关断，D4导通，D2仍维持导通，因此，C2、D4、L2、w2回路被短路，C2将向L2和w2转移能量。副边w2、电感L2电流谐振增加，电感L1电流下降，直至电感L2电流上升至等于电感L1电流时，流过二极管D2的电流为零，D2实现零电流关断，此阶段结束。
第五阶段：C2通过负载释放能量
电感L2的电流上升等于电感L1的电流，二极管D2关断后，D4仍然维持导通，此时，电容C2向L2、L1、RL、w2释放能量，一直到C2的正向电压下降到零，该阶段结束。此阶段，D4导通，D1、D2、D3仍然关断。
第六阶段：Lw2、L1、负载形成回路-创造开关管低电压开通条件。
C2正向电压下降为零后，D1导通，此时，L2、D1、C2、D4形成回路,L2给C2反向充电，反向电压缓慢上升；w2、D1、L1、RL形成续流回路，电流线性下降，为RL提供能量，并为开关管低电压开通创造条件。此阶段，D1实现零电压、零电流导通。
2、开关管S导通期间的能量传输过程及工作原理
第一阶段：开关管低电压开通
开关导通时刻前，C2两端的电压为零，w2、D1、L1、RL形成流通回路，变压器副边绕组w2存在一上正下负的电压，实际上为输出电压通过w2、L1的串联分压，但由于Lw2>>L1，使得w2的分压Vw2更高，因此，开关管两端的电压为Vi-nVw2(Vi输入电压，Vw2为变压器副边绕组w2两端的电压，n为变压器变比)。显然，开关管承受的电压要比Vi小很多，如果此时开关管导通，则可实现低电压开通。
第二阶段：正激能量传输，L2和C2交换能量
开关管导通后，输入电压Vi施加在变压器原边绕组两端，电压为上正下负，耦合到二次绕组w2的电压同为上正下负，D1继续导通，正激能量通过电感L1向负载提供能量，L1电流线性上升。由于D1导通，C2、D4、L2串联支路被短路，电感L2给C2反向充电，L2电流缓慢下降，电容C2反向开始慢慢增加，直至电感L2电流下降为零，C2反向电压达到最大值。D4自然关断，此阶段结束。此阶段，D4实现零电压、零电流导通。
第三阶段：正激能量传输，C2反向电压不变。
电容C2反向电压达到最大值以后，进入此阶段。此阶段中，D4仍维持关断,电感L2电流继续保持为零，C2维持反向电压不变，为实现开关管的低电压关断做好准备。此阶段，正激能量通过D1、L1传输给负载，二极管D1和电感L1电流同步线性上升，直至开关管S关断，此阶段结束。
在本实施例中，所述电容C2根据第一选取步骤选取；其中，所述第一选取步骤的步骤包括：
步骤101、根据
Figure BDA0002521254530000091
公式选取储能电容C2的容值C2。
步骤102、根据公式(A1)计算电容C2的耐压值VC2,max；
Figure BDA0002521254530000092
其中，d为开关管S的占空比，n为高频变压器T的一次绕组与二次绕组的匝数比，Lm为高频变压器T的一次绕组的励磁电感量，f为正激变换器主电路1的工作频率，Vi为正激变换器主电路1输入电压。
步骤103、选取容值为C2且耐压值大于VC2,max的电容作为电容C2。
在本实施例中，所述电感L2根据第二选取步骤的步骤选取；其中，所述第二选取步骤的步骤包括：
步骤201、根据公式(A2)确定电感L1的最大电流IL1,max为
Figure BDA0002521254530000093
步骤202、根据公式(A3)～(A5)确定电感L1的电感值L1的取值范围；
Figure BDA0002521254530000094
Figure BDA0002521254530000095
Figure BDA0002521254530000096
其中
Figure BDA0002521254530000101
LW2为高频变压器T的二次绕组的电感量。其中，Vo为正激变换器主电路1的输出电压；
步骤203、根据步骤201、步骤202选取满足电感量和过电流能力的电感L1。
在本实施例中，所述二极管D3和二极管D4根据第三选取步骤的步骤选取；其中，所述第三选取步骤的步骤包括：
步骤301、根据公式(A12)计算流过二极管D3的最大电流ID3,max；
Figure BDA0002521254530000102
步骤302、根据公式(A13)计算二极管D3的耐压值VD3,max；
Figure BDA0002521254530000103
步骤303、根据流过二极管D3的最大电流ID3,max和二极管D3的耐压值VD3,max选择二极管D3。
步骤304、根据公式(A14)计算流过二极管D4的最大电流ID4,max；
Figure BDA0002521254530000104
步骤305、根据公式(A15)计算二极管D4的耐压值VD4,max；
Figure BDA0002521254530000105
其中，IL1,max为流过高频变压器T的一次绕组的最大电流，IL2为流过电感L2的电流；
步骤306、根据流过二极管D4的最大电流ID4,max和二极管D4的耐压值VD4,max选择二极管D4。
当然，上述描述只是为了说明本发明技术方案的可行性，所列举的其中一种工作模式的原理及其对应的公式，但并非唯一且限定的描述，仅作为参考使用。
应当特别说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种可抑制输出能量倒流的副边串联LCD励磁能量转移正激变换器，其特征在于：包括正激变换器主电路(1)，以及与正激变换器主电路(1)连接的能量转移与传输电路(2)；其中，所述正激变换器主电路(1)包括高频变压器T、开关管S、二极管D1、二极管D2、电感L1和电容C1，所述高频变压器T原边的同名端为正激变换器主电路(1)的正极电压输入端IN+且与外部电源的正极输出端连接，所述高频变压器T原边的异名端与开关管S的漏极连接，所述开关管S的源极为正激变换器主电路(1)的负极电压输入端IN-且与外部电源的负极输出端连接，所述开关管S的栅极与外部控制器的输出端连接，所述高频变压器T副边的同名端与二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极与二极管D2的阴极和电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端与电容C1的一端连接且为正激变换器主电路(1)的正极电压输出端OUT+，所述高频变压器T副边的异名端与二极管D2的阳极和电容C1的另一端连接且为正激变换器主电路(1)的负极电压输出端OUT-，所述正激变换器主电路(1)的负极电压输出端OUT-接地；所述能量转移与传输电路(2)包括二极管D3、电容C2、二极管D4和电感L2，所述二极管D3的阳极与二极管D2的阳极连接，所述二极管D3的阴极与电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端与二极管D1的阳极连接，所述电感L2的一端与二极管D4的阴极连接，其另一端与二极管D1的阴极连接，所述二极管D4的阳极与二极管D3阴极连接。
2.根据权利要求1所述的可抑制输出能量倒流的副边串联LCD励磁能量转移正激变换器，其特征在于：所述二极管D1、D2为快恢复二极管。
3.根据权利要求1所述的可抑制输出能量倒流的副边串联LCD励磁能量转移正激变换器，其特征在于：所述开关管S为全控型功率半导体器件。
4.根据权利要求1所述的可抑制输出能量倒流的副边串联LCD励磁能量转移正激变换器，其特征在于：所述可抑制输出能量倒流的副边串联LCD励磁能量转移正激变换器的电容C2根据第一选取步骤选取；其中，所述第一选取步骤的步骤包括：
步骤101、选取储能电容C2的容值C2；
步骤102、结合变换器输入电压Vi，计算电容C2的耐压值VC2,max；
步骤103、选取容值为C2且耐压值大于VC2,max的电容作为电容C2。
5.根据权利要求4所述的可抑制输出能量倒流的副边串联LCD励磁能量转移正激变换器，其特征在于：所述可抑制输出能量倒流的副边串联LCD励磁能量转移正激变换器的电感L2根据第二选取步骤选取；其中，所述第二选取步骤的步骤包括：
步骤201、确定电感L1的最大电流IL1,max；
步骤202、确定电感L1的电感值L1的取值范围；
步骤203、根据步骤201、步骤202选取电感L1。
6.根据权利要求4或5所述的可抑制输出能量倒流的副边串联LCD励磁能量转移正激变换器，其特征在于：所述可抑制输出能量倒流的副边串联LCD励磁能量转移正激变换器的二极管D3和二极管D4根据第三选取步骤选取；其中，所述第三选取步骤的步骤包括：
步骤301、计算流过二极管D3的最大电流ID3,max；
步骤302、计算二极管D3的耐压值VD3,max；
步骤303、根据流过二极管D3的最大电流ID3,max和二极管D3的耐压值VD3,max选择二极管D3；
步骤304、计算流过二极管D4的最大电流ID4,max；
步骤305、计算二极管D4的耐压值VD4,max；
步骤306、根据流过二极管D4的最大电流ID4,max和二极管D4的耐压值VD4,max选择二极管D4。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113014109A (zh) * 2021-03-16 2021-06-22 西安科技大学 一种副边采用lc自复位电路的正激变换器及系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6333861B1 (en) * 2000-06-06 2001-12-25 Astec International Limited Low loss snubber and transformer reset circuit for forward converters
US20020136033A1 (en) * 1999-06-22 2002-09-26 Tdk Corporation Switching power supply
US20050073861A1 (en) * 2003-10-04 2005-04-07 Delta Electronics, Inc. Active resonant snubber for dc-dc converter
CN102497106A (zh) * 2011-12-05 2012-06-13 北京新雷能科技股份有限公司 一种单端正激功率变换器
CN105703627A (zh) * 2016-05-03 2016-06-22 西安科技大学 副边单绕组自复位正激变换电路的设计方法
JP2018121390A (ja) * 2017-01-23 2018-08-02 Ntn株式会社 スイッチング電源
WO2018216401A1 (ja) * 2017-05-22 2018-11-29 Ntn株式会社 絶縁型スイッチング電源

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5032070B2 (ja) * 2006-08-08 2012-09-26 新電元工業株式会社 スイッチング電源装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020136033A1 (en) * 1999-06-22 2002-09-26 Tdk Corporation Switching power supply
US6333861B1 (en) * 2000-06-06 2001-12-25 Astec International Limited Low loss snubber and transformer reset circuit for forward converters
US20050073861A1 (en) * 2003-10-04 2005-04-07 Delta Electronics, Inc. Active resonant snubber for dc-dc converter
CN102497106A (zh) * 2011-12-05 2012-06-13 北京新雷能科技股份有限公司 一种单端正激功率变换器
CN105703627A (zh) * 2016-05-03 2016-06-22 西安科技大学 副边单绕组自复位正激变换电路的设计方法
JP2018121390A (ja) * 2017-01-23 2018-08-02 Ntn株式会社 スイッチング電源
WO2018216401A1 (ja) * 2017-05-22 2018-11-29 Ntn株式会社 絶縁型スイッチング電源

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GIORGIO SPIAZZI: "A High-Quality Rectifier Based on the Forward Topology With Secondary-Side Resonant Reset", 《IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS》 *
孙安全 等: "轻载下不存在电流倒灌现象的正激同步整流电路研究", 《广东工业大学学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113014109A (zh) * 2021-03-16 2021-06-22 西安科技大学 一种副边采用lc自复位电路的正激变换器及系统
CN113014109B (zh) * 2021-03-16 2022-12-09 西安科技大学 一种副边采用lc自复位电路的正激变换器及系统

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