箝位电路抑制移相全桥副边电压振荡的研究

发布时间：2017-10-21 10:03

  本文关键词：箝位电路抑制移相全桥副边电压振荡的研究

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【摘要】：开关电源具有效率高,体积小,工作频率高等优势,在几十年的发展中其应用范围越来越广,开关电源的基础是DC/DC变换器。在能源紧张的大环境下,具有控制方式简单,开关管应力小,利用寄生参数实现软开关等优点的移相全桥DC/DC变换器成为研究的热点。本文以零电压开关移相全桥DC/DC变换器为研究对象。本文对移相全桥的工作模态进行了分析,得出整流管两端存在电压振荡和电压尖峰的原因,并在saber仿真中验证了上述分析中存在的问题。副边电压振荡和电压尖峰不仅会造成严重的电磁干扰,也增加了整流管的电压应力,造成效率降低。为了解决整流管两端的电压振荡和电压尖峰过高的问题,分别加入原边箝位电路和副边有源箝位吸收电路。本文分析了对两种方法的工作原理,并且仿真对比了两种电路对电压振荡尖峰的吸收效果。本设计输出大电流,为了降低整流管的损耗,采用同步整流。针对同步整流开关管的工作特点,分析了不同的同步整流时序对电路损耗的影响,并总结了同步整流MOS管的选型原则。根据技术指标设计了1k W零电压开关移相全桥DC/DC变换器。计算了其主要参数,分析了滞后桥臂死区时间的选择对电路实现软开关的影响,开环仿真验证了参数选择的合理性。在考虑移相全桥副边电压丢失的基础上,推导了ZVS移相全桥变换器的小信号模型。根据变换器开环的频率特性和相频特性,进行了反馈网络的补偿设计。最后设计了主开关管和同步整流MOS管及有源箝位MOS管的驱动电路和电流采样电路,搭建了一台实验电路验证上述分析的合理性和正确性。
【关键词】：移相全桥 零电压开关 有源箝位 同步整流
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8
• 1.2 DC/DC变换器发展的动力8-11
• 1.2.1 新型功率器件研发和改进与控制方式的发展8-10
• 1.2.2 软开关技术的实现10-11
• 1.3 移相全桥国内外文献研究成果的分析11-15
• 1.4 本文的主要研究内容15-16
• 第2章 移相全桥工作模态分析及参数设计16-30
• 2.1 引言16
• 2.2 ZVS移相全桥DC/ DC变换器工作模态分析16-20
• 2.3 整流管两端电压振荡分析20-23
• 2.3.1 整流管两端电压振荡原因分析及仿真验证20-22
• 2.3.2 电路参数对整流管电压振荡的影响及仿真分析22-23
• 2.4 移相全桥主拓扑元器件设计及仿真分析23-29
• 2.4.1 高频变压器设计23-24
• 2.4.2 输出滤波电感和输出滤波电容的设计24-26
• 2.4.3 谐振电感的设计和滞后管死区时间对ZVS的影响26-28
• 2.4.4 基于参数计算的开环仿真结果分析28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 抑制整流管电压振荡电路及同步整流设计30-40
• 3.1 引言30
• 3.2 移相全桥原边箝位抑制电压振荡电路分析及仿真30-33
• 3.2.1 移相全桥原边箝位抑制电压振荡电路分析30-32
• 3.2.2 移相全桥原边箝位抑制电压振荡电路仿真分析32-33
• 3.3 输出侧有源箝位电路设计及仿真33-36
• 3.3.1 有源箝位工作原理分析33-34
• 3.3.2 箝位MOS管驱动时序分析34-35
• 3.3.3 有源箝位电路仿真结果分析35-36
• 3.4 同步整流电路设计36-39
• 3.4.1 同步整流时序分析37-38
• 3.4.2 同步整流MOS管的选型原则38-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 ZVS移相全桥小信号建模及控制环路设计40-49
• 4.1 引言40
• 4.2 ZVS 移相全桥 DC/DC 变换器小信号建模40-44
• 4.2.1 BUCK变换器小信号建模40-42
• 4.2.2 移相全桥小信号建模42-44
• 4.3 补偿网络设计44-47
• 4.4 基于反馈补偿网络的移相全桥闭环仿真47-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章 硬件电路设计及实验结果分析49-56
• 5.1 引言49
• 5.2 移相全桥硬件电路设计49-51
• 5.2.1 主开关管驱动电路设计49-50
• 5.2.2 同步整流MOS管驱动电路50
• 5.2.3 有源箝位MOS管驱动电路50-51
• 5.2.4 电流采样电路设计51
• 5.3 箝位电路吸收振荡及软开关特性实验结果分析51-55
• 5.3.1 电压振荡及箝位吸收电路实验结果分析51-53
• 5.3.2 主开关管软开关特性分析53-55
• 5.3.3 同步整流工作波形分析55
• 5.4 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-62
• 致谢62

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本文编号：1072701