数字化谐振变换技术及在磁场电源中的应用

发布时间：2017-06-15 00:04

  本文关键词：数字化谐振变换技术及在磁场电源中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着开关电源越来越多应用于不同领域,现代的开关电源趋向于小型化与高频化发展。高频化能够大大地提高开关电源的功率密度,但同时高频化也意味着高的开关损耗,这极大地影响了开关电源的频率,成为进一步提高开关电源功率密度的主要障碍。现如今,随着电子信息等技术的发展,在诸多等领域中(如通信、液晶显示等),对电源性能的要求越来越高,脉宽调制(PWM)电源已逐渐不能满足其要求。而为了克服这些缺点,人们相继提出了各种谐振电源。在加速器中,有多种电源,这些电源主要是通过脉宽调制(PWM)的控制方式来工作。脉频调制(PFM)数字谐振电源具有稳定性好、效率高、高精度等许多的优点,PFM数字谐振电源在逐渐代替传统的中小功率PWM模拟电源应用于很多领域中。就当下而言,由于PFM数字谐振电源输出功率的限制,加速器电源的主流电源仍然是PWM电源。基于加速器对速调管磁场电源的设计要求,本文设计了一个小功率数字谐振电源。论文中对串联、并联、LCC以及LLC这四种拓扑结构的谐振变换器的电压、电流特性分别作了详细的介绍与比较。结合电源设计要求,电源的功率变换电路选择LLC拓扑结构加同步整流,控制器部分的DSP控制芯片选用TI公司的TMS320F28027。论文的第三章给出了半桥LLC谐振变换器的基波近似分析及其模型的建立,紧接着给出了25A/13V半桥LLC谐振电源的设计过程,包括功率板电路和数字控制器电路的设计。简单介绍了控制芯片和在控制中用到的一些外设模块的功能特点以及DSP控制软件,并给出了25A/13V半桥LLC谐振电源的测试数据。
【关键词】：磁场电源 PFM数字控制器 LLC谐振电源 同步整流 DSP
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TL503.5;TM46
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 加速器电源综述10
• 1.2 加速器对电源性能要求以及电源对其性能影响10-13
• 1.2.1 加速器对电源的性能要求11-12
• 1.2.2 电源对加速器性能的影响12-13
• 1.3 磁铁稳流电源基本结构13-15
• 1.4 PWM开关电源和PFM谐振电源15-17
• 1.5 数字电源在加速器中的应用及其优势17-18
• 1.6 论文主要内容及新颖性18-20
• 第二章 谐振变换器20-38
• 2.1 串联谐振变换器20-24
• 2.1.1 串联谐振变换器电压控制特性21-23
• 2.1.2 串联谐振变换器电流控制特性23-24
• 2.2 并联谐振变换器24-28
• 2.2.1 并联谐振变换器电压控制特性25-27
• 2.2.2 并联谐振变换器电流控制特性27-28
• 2.3 LCC谐振变换器28-32
• 2.3.1 LCC谐振变换器电压控制特性29-31
• 2.3.2 LCC谐振变换器电流控制特性31-32
• 2.4 LLC谐振变换器32-36
• 2.4.1 LLC谐振变换器电压控制特性33-35
• 2.4.2 LLC谐振变换器电流控制特性35-36
• 2.5 本章小结36-38
• 第三章 半桥LLC谐振变换器分析38-58
• 3.1 半桥LLC谐振变换器基波近似分析38-48
• 3.1.1 半桥LLC谐振变换器工作模式40-42
• 3.1.2 半桥谐振变换器建模42-48
• 3.2 半桥LLC谐振变换器设计注意事项48-56
• 3.2.1 变换器基本设计要求48-53
• 3.2.2 参数f_(sw)、n、L_n、Q_e的选择53-56
• 3.3 本章小结56-58
• 第四章 25A/13V磁场稳流电源设计58-76
• 4.1 25A/13V磁场稳流电源功率板电路设计58-60
• 4.2 功率板外围电路设计60-63
• 4.2.1 开关管驱动电路60
• 4.2.2 输出回路电流采样60-61
• 4.2.3 谐振电路电流采样61-62
• 4.2.4 同步整流方案及其电流保护62-63
• 4.3 25A/13V磁场稳流电源控制器设计63-69
• 4.3.1 TMS320F28027芯片介绍63-67
• 4.3.2 控制板外围硬件电路设计67-69
• 4.4 DSP控制软件69-75
• 4.4.1 TI数字电源库(DPLib)介绍69
• 4.4.2 基于DPLib的磁场稳流电源软件结构的搭建69-71
• 4.4.3 系统主程序71-72
• 4.4.4 ADC采样数据处理子程序72-73
• 4.4.5 数字PID算法73-75
• 4.5 人机界面75
• 4.6 本章小结75-76
• 第五章 实验测量与总结展望76-82
• 5.1 实验结果76-80
• 5.2 总结与展望80-82
• 参考文献82-84
• 致谢84-86
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果86

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本文编号：450876