基于PFC的LLC谐振电源的设计与实现

发布时间：2017-08-06 10:21

  本文关键词：基于PFC的LLC谐振电源的设计与实现

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【摘要】：在电力电子技术急速发展的推动下,大量的电子设备投入使用,对开关电源的功率因数、效率、体积、可靠性都有较高的要求[1]。LLC谐振电源相比传统脉冲宽度调制(PWM)变换器,具有结构简单、开关频率高、效率高、开关应力小等优点,得到广泛的关注。为了给某设备提供直流电源,兼顾效率与功率因数,本课题采用前级电路实现功率因数校正(PFC)、后级电路实现LLC谐振的方案,研制一台电网电压额定输入、40V/10A直流输出、电压纹波不大于70mV、功率因数不小于0.95、典型效率大于90%的AC/DC电源,对PCB进行热设计和电磁兼容设计,提高电源的效率与可靠性,简化PFC的控制电路,标准化谐振参数设计,大大缩短电源设计周期。首先,查阅了课题的相关文献,分析了功率因数校正技术和谐振电源的国内外发展现状[2,3],提出功率因素校正的单周期控制和LLC谐振变换器作为主电路拓扑,给出了课题的构思和论文工作安排。其次,对功率因素校正的单周期控制的过程进行了详细的分析;基于基波原理,对LLC谐振拓扑的工作模态和稳态进行了详细分析,确定变换器实现软开关的条件,同时确定了LLC谐振参数的设计流程。再次,对功率因数校正的功率电路进行了详细设计;根据变换器的谐振参数,使用面积乘积法对变压器进行磁集成,同时对半桥LLC谐振变换器的功率电路进行了详细设计;分别采用芯片UCC28019和UCC25600进行前后级功率变换器的控制电路进行设计。最后,对PCB进行热设计和电磁兼容设计;进行PCB的布局(Layout);确定电源的测试方案,搭建测试平台;对电源的波形和参数进行测量,通过测试结果的分析,测试结果显示样机的各项指标满足设计要求。
【关键词】：功率因数校正 单周期控制 LLC谐振变换器 磁集成 PCB热设计 PCB电磁兼容设计
【学位授予单位】：西京学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 开关电源的研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.2.1 功率因数校正技术的国内外研究现状11
• 1.2.2 谐振电源的国内外研究现状11-12
• 1.3 本课题的研究目的和意义12
• 1.4 本文的工作安排12-13
• 1.5 本章小结13-14
• 第二章 电源系统的分析14-34
• 2.1 引言14
• 2.2 功率因数校正技术14-16
• 2.2.1 功率因数校正技术的基本工作原理14-15
• 2.2.2 单周期控制的特性15-16
• 2.3 半桥LLC谐振拓扑的工作过程分析16-22
• 2.3.1 半桥LLC谐振拓扑的拓扑结构16-17
• 2.3.2 半桥LLC谐振拓扑的工作模式分析17-22
• 2.4 非理想半桥LLC谐振拓扑的稳态分析22-32
• 2.4.1 基波近似模型22-25
• 2.4.2 直流增益特性25-27
• 2.4.3 输入阻抗特性27-30
• 2.4.4 零电压开通的条件30-32
• 2.5 本章小结32-34
• 第三章 电源系统的设计34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 电源的需求分析34
• 3.3 电源系统的总体设计34-35
• 3.4 电源电路的设计35-46
• 3.4.1 PFC电路的设计35-39
• 3.4.2 半桥LLC谐振电路的设计39-46
• 3.5 电源的原理图46-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 电源系统的实现48-56
• 4.1 引言48
• 4.2 元件选材48
• 4.3 PCB设计48-53
• 4.3.1 PCB热设计48-50
• 4.3.2 PCB电磁兼容设计50-52
• 4.3.3 PCB整体布局布线52-53
• 4.4 样机实现53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 电源系统的测试与结果分析56-62
• 5.1 引言56
• 5.2 电源样机测试56-57
• 5.2.1 样机测试方案56-57
• 5.2.2 样机测试环境57
• 5.3 测试波形与数据记录57-61
• 5.3.1 测试波形分析57-60
• 5.3.2 测试数据记录60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 主要完成的工作62
• 6.2 下一步工作展望62-64
• 参考文献64-68
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果68-69
• 致谢69

【参考文献】

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1 江添洋;张军明;汪i裆，

本文编号：629455