很不幸许多文章都集中在某个特定问题的极端狭窄的某一个方面，忽略了该问题仅是很广阔的图景的一部分。当然，为了分析某种现象，工程师、科学家或医生必须将问题细化，这便于处理和分析。但是忽略了大背景就是对读者的误导。

有几篇文章介绍了“电流倍增器”结构并描述了它的优点。但是很不幸，没有一篇文章（至少在有名的杂志、会议文集或著名设计师写的文章中）能够进行全面的讲述。本文试图给读者一个精确的印象即当你决定用“电流倍增器”结构代替“中间抽头”时究竟会有什么变化。

在我们的分析中，我们使用下面的开关电源的直流/直流部分：

• Vin=407Vdc
• Vout=27.22Vdc
• Iout=90A
• (Pout=2.5kW)
• fsw=200kHz （我们定义开关频率为功率/隔离变压器的频率）
• 占空比=0.793

考虑三种情况：

• "中间抽头"
• "电流倍增器",，输出电感的选择值应保持与“中间抽头”的主级电流一致。
• "电流倍增器2"，输出电感的选择值为“中间抽头”的两倍。

下面的表总结了结果。点击高亮的参数可以看到相应的波形。

现在给出评论：

神话： " ... 主级的操作包括占空比都没有改变 ... 二极管和输出电容的压力等于全波技术中的 ... "

事实:

• 主级侧同样的操作和输出电容同样的压力不可能同时完成。从上面的表和波形中可以清楚的看出仅供选择的只有两个（在其它众多选择中）。
• 一个主要的选择是保持相对于“中间抽头”的主级侧同样的操作（主级电流的峰值和RMS值）。这样，你就需要每个输出电感的电感值比“中间抽头”设计的高出11倍！这样做有一个好处就是对于同样的输出电压纹波输出电容可以比“中间抽头”的小5倍。
• 第二个选择是用与“中间抽头”同样的输出电容得到同样的输出电压纹波。这就允许你使用电感值为中间抽头结构中所用的值的两倍的输出电感，该值也是大多数描述电流倍增器的文章推荐的值。但是，这种方法会导致功率变压器主级电流波形的很大变化。在我们例子中，峰值电流变化了接近50%。有人也许会辩称情况没有那么糟糕。这是绝对正确的，而且实际上对于软开关可能是有益的。但是，这种推理的基础是不牢靠的，正如不能拿苹果比梨。如果你确定主级侧的高峰值电流是可接受的（或希望的），你应当回过头来，对高纹波电流重新分析中间抽头结构。因而，我们认为必须对具有同样的主级侧电流的中间抽头和等效电流倍增器进行比较。否则我们就是把苹果与梨比而不是苹果比苹果。

神话： " ... 与同样条件下的全波整流器相比，电流倍增器会减少变压器次级大约50%的铜损 ... "

事实：

• 首先，50%的说法是针对次级铜损，不是总的变压器损耗。在我们的例子中，如果保持同样的主级电流，次级铜损大约减少35%。如果考虑使用中间抽头结构的输出电感值两倍的输出电感，次级损耗只降低26%,而主级损耗增加了14%！这是因为，如果不保证同样的输入电流波形，主级和次级的RMS值会增加。
• 第二，在把中间抽头换为电流倍增器后，总的磁损会增加！在我们的例子中，总磁损增加了27%，或者在没有使用恰当的电流倍增器等效电路时为31.6%。
• 我个人认为，如果你用Dowell Jongsma, Carsten等的文章中描述的方法进行设计优化，次级铜损实际上会减少大约35%。这会使总的变压器损耗降低25%。这可能意味着很多，也可能是没有，取决于具体应用！！

其它事项：

• 首先，我们用实例比较了两种结构，因为与理论分析相比，这更容易看出优缺点。我们没有研究比较结构的详细的通用公式。但是，不要错误的认为我们只是通过一个特例得到了上述结论。对于功率范围从500W到10kW，输出电压为3.3V，5V，12V，24/27V，48/54V的电源也可以得到类似结论。
• 我在一篇文章中发现这样的论述："... 电流倍增器输出阶需要的次级匝数是全波整流器的两倍，但是只需要一个绕组 ...". 我们不要玩文字游戏。电流倍增器的功率变压器次级总匝数与等效的中间抽头的一样。
• 输出电感的芯损被错误的估计为中间抽头的两倍，实际上更高，可能只有用铁氧体材料。
• 如果你正确的设计了电流倍增器结构以保持主级侧同样的电流，最终与中间抽头相比输出电感值会高出很多。但是，对于同样的输出电压纹波所需的输出电容会显著减小。结果是输出阶存储的总的能量显著减少，因为通常，大多数的能量存储在电容里而不是电感中。
• 中间抽头结构和电流倍增器结构中的输出阶的电压环是不同的，而且补偿网络也需要改变。
• 为了使电流倍增器结构正常工作，两个输出电感中的电流必须平衡。为了使之平衡，输出阶就不能用电压模式控制或平均电流模式控制。而必须用峰值电流模式控制或类似的控制以强制两个电感中的平均电流相等。
• 电流倍增器的一些优点：更低的功率变压器功耗，更简单的输出变压器的机械结构，对于同样的电压纹波需要更低的输出电容值。
• 什么时候选择电流倍增器而不是中间抽头：风扇冷却时输出电流超过100A，及自然对流时超过25A。当有风扇冷却电流低于100A或自然对流电流低于25A时，我们认为中间抽头结构仍是较好的选择。
• 不要在读完技术文章后就匆忙的得出诸如哪种结构更好的结论。根据具体应用自己判断，考虑下列因素：在主级侧保持同样的电流，计算所有磁性器件的所有功耗，计算所有的成本（零件和人力），等。

注：点击查看本文中所用的公式和Spice仿真文件的信息： SMPS 设计表格 和 SMPS PSpice 仿真 。

电流倍增器技术的发展：

• 1930 - 1940 ? 真空管用结构。
• 1987 July 22, Denmark patent DK1987000003826, Ole S. Seiersen.
• 1988年7月21日, US专利存档, Ole S. Seiersen.
• 1990年2月6日, US专利 4,899,271, Ole S. Seiersen.
• 1991年6月, HFPC会议论文集,C. Peng, M. Hannigan 和 O. Seiersen的文章"A New Efficient High Frequency Rectifier Circuit"。结构名称： "Hybridge".
• 1991年6月, HFPC会议文集, Kevan O'Meara的文章"A New Output Rectifier Configuration Optimized For High Frequency Operation" 。没有明确把该结构命名为“电流倍增器”，但是强调了“...输出电流倍增的特性...”。
• 1994 Dec, 螺旋管设计笔记 DN-63,Laszlo Balogh的"The Current-Doubler Rectifier: An Alternative Rectification Technique For Push-Pull And Bridge Converters"。

SMPS Intellectual Property

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• 首次修订：1998年2月14日
• 首次网上发布：2000年2月17日
• 最后修订：2002年8月28日
• 中文版翻译：2005年10月11日

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