输出低纹波隔离型Cuk变换器研究

发布时间：2018-02-28 23:02

  本文关键词： Cuk变换器 耦合电感 阻尼网络 输出低纹波　出处：《北京交通大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：开关电源与线性电源相比,具有高效率、体积小、重量轻等优点,得到了广泛应用,但同时存在电路纹波较大的缺点。在一些特殊场合如：音响、测量仪、实验用直流电源、军工产业、高精度传感器需要供电电源品质较高,纹波较小传统开关电源无法满足此需求。因此需要研究低纹波电源技术。若采用单纯的无源滤波方式,会增加电源的体积、重量和成本。而Cuk变换器综合了其他DC-DC基本变换器的优点：输入输出电流连续；输入输出电压基本平直；输出电压可在0～∞之间变化；主开关器件驱动简单。采用Cuk变换器与耦合电感技术相结合,可以从理论上达到输出零纹波。 本文针对基本DC-DC变换器中的Cuk变换器拓扑展开研究,首先分析理想Cuk变换器实现零纹波的工作原理,通过对理想工况下隔离型及非隔离型输出零纹波Cuk变换器的工作原理分析及建模,推导出输出零纹波条件。其次对Cuk变换器的非理想工况分析,由于变压器漏感的存在、耦合电感系数未达到理想零纹波耦合条件等原因,导致Cuk变换器输出无法实现理想的无纹波,具有较低的低纹波输出,本文从理论上分析这些非理想因素对输出纹波的影响,并定量给出输出关系式。在此基础上,对低纹波Cuk变换器的稳定性进行分析,通过建模分析变压器变比、耦合电感系数对低纹波Cuk变换器传递函数Gvd(s)波特图谐振峰的影响。并根据变压器为3：1情况时的输出低纹波Cuk变换器Gvd(s)波特图进行闭环稳定性设计。通过加入阻尼网络降低变换器Gvd(s)的谐振峰,添加带平均电流内环的双环控制提高系统的响应速度,使系统稳定性能较优。 最后搭建了实验平台对前四章理论分析进行验证,实验工况为：输入电压27V、输出电压5V、开关管工作频率为100kHz。系统稳定无低频振荡时当输出电压为5V纹波仅为20mV,实现了开关电源输出低纹波,验证了理论分析的正确性。
[Abstract]:Compared with linear power supply, switching power supply has many advantages, such as high efficiency, small volume, light weight and so on. In the military industry, high precision sensors need high quality power supply, and the traditional switching power supply with small ripple can not meet this demand. Therefore, it is necessary to study low ripple power supply technology. If only passive filter is adopted, the volume of power supply will be increased. Weight and cost. The Cuk converter combines the advantages of other basic DC-DC converters: the input and output current is continuous, the input and output voltage is flat, the output voltage can vary from 0 to 鈭，

本文编号：1549322