基于LCCL谐振变换器拓扑的新型TMS电容器充电电源设计

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为提高经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)的电流脉冲频率,本文提出了一种基于电感-电容-电容-电感谐振变换器(Inductor–Capacitor–Capacitor–Inductor Resonant Converter,LCCL RC)的电容器充电电源(Capacitor Charging Power Supply,CCPS)。首先,利用基频近似法对LCCL RC进行了详细的分析,推导出变换器电压与电流零相位条件的近似表达式。其次,对较小谐振网络尺寸和较大电流增益的变换器的设计条件进行了分析。根据仿真实验可得,以LCCL RC为充电电源的TMS系统脉冲频率是LCLC RC的1.21倍。最后,设计了平均输出电流为1.15A、功率为118.37W的样机原型。结果表明,样机原型的实际电流增益为0.904,将3300μF电容从0V充电至100V的时间为 315ms。相对于LCLC RC电容器充电电源,其充电时间减少了21.25%。实验结果验证了理论分析的有效性。
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