2. 高压DC-DC拓扑与工作特性

高压DC-DC变换器的拓扑选择，本质上是在输入输出增益范围、器件电压应力、电流应力、隔离需求与效率之间做权衡。本节先建立四种基本拓扑的增益与应力关系，再把关键波形映射到测试需求上，使后续的测试配置有明确的物理依据。

四种基本拓扑的增益与器件应力

在连续导通模式（CCM）下，设占空比为 D，理想增益关系如下：Buck 为 V_o=D·V_in，Boost 为 V_o=V_in/(1−D)，Buck-Boost 为 V_o=−V_in·D/(1−D)。隔离型拓扑（正激、反激、半桥、全桥）在增益公式中额外引入匝比 n=N_p/N_s，例如反激在CCM下 V_o=V_in·D/((1−D)·n)。

高压场景下，开关管与二极管的电压应力比增益更关键。Buck 的开关管应力约为 V_in，输出侧电流应力大；Boost 的开关管应力等于 V_o，在输出800V时开关管需承受800V以上，且电感电流连续、输入侧电流应力大；Buck-Boost 的开关管应力为 V_in+V_o，在宽范围输入时应力最高，但可升降压；隔离型拓扑通过匝比把应力分摊到变压器两侧，全桥原边开关管应力约为 V_in，副边整流管应力约为 V_o/n，适合高压大功率场合。

关键波形与应力分析

以Boost为例，电感电流 i_L 呈三角波，纹波 Δi_L=V_in·D/(L·f_sw)。开关管电流在导通期为 i_L，关断期承受 V_o；二极管在关断期导通，平均电流等于输出电流 I_o。当输出800V、输入400V、D=0.5、f_sw=100kHz、L=100μH时，Δi_L=400×0.5/(100μ×100k)=20A，若 I_o=5A，则电感平均电流约10A，峰值约20A。这些数值直接决定电流探头量程与分流器选型。

隔离型全桥的变压器原边电压为方波，副边经整流后得到脉动直流。原边开关管在死区时间内承受 V_in，副边整流管承受 2·V_o/n 的反向电压（全桥整流）。漏感与寄生电容在开关瞬间产生振铃，振铃频率 f_ring=1/(2π√(L_lk·C_oss))，其峰值可能超过稳态应力的1.5倍，是器件选型和EMI测试的重点。

高压场景下的选型依据

选型时先看增益方向：若输入始终高于输出，选Buck；若输出始终高于输入，选Boost；若输入跨越输出（如400V输入、200V~800V输出），选Buck-Boost或隔离型。再看功率等级：低于1kW且无需隔离时，Boost或Buck-Boost成本更低；高于3kW且需要安全隔离时，全桥或半桥更合适。最后看应力余量：开关管额定电压应大于稳态应力的1.5倍，并考虑振铃峰值。例如800V输出Boost，开关管应选1200V以上SiC器件。

测试需求映射

拓扑决定测试项目。Buck需重点测输出纹波、负载瞬态和效率；Boost需测电感电流、开关管电压应力和启动过冲；Buck-Boost需测模式切换点附近的稳定性；隔离型需测漏感振铃、死区时间、绝缘耐压和共模EMI。测试配置上，高压差分探头用于测量V_ds和V_o，电流探头或同轴分流器用于测量i_L，示波器带宽应大于5倍开关频率，采样率大于10倍带宽。以下为示例测试映射表，参数为合理假设，实际需按器件手册调整。