主辅路同步控制的正激变换器的设计

发布时间：2017-10-03 19:36

  本文关键词：主辅路同步控制的正激变换器的设计

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【摘要】：多路输出的交叉调整率对大功率多路输出正激变换器有着很大的影响,当交叉调整率较差时,辅路的输出电压精度很低。为了改善交叉调整率,目前的控制方法有多种,各种方法具有其特点。比如:优化变压器的设计,但其改善效果不显著;加权电压控制法,该方法牺牲了主路的输出电压精度,在主路和辅路输出之间重新分配了误差,但没有从根本上消除误差;或者在辅路输出增加一级DC/DC变换器或线性稳压器,此种方法虽然可以较好地改善交叉调整率,但却带来了较大的功率损耗和电源制作成本。传统的多路输出正激变换器都是固定了主路和辅路,且主路和辅路输出不能互换。本文具体分析了双路输出正激变换器的交叉调整率产生的原因,并提出了一种基于数字控制的主辅路同步控制策略,并且完成了软件仿真和硬件电路的设计。提出的控制策略可以实现主路和辅路的智能判断,并在对主路输出进行PID反馈控制的同时,对辅路输出也进行电压小闭环控制,从而改善了双路输出正激变换器的交叉调整率。论文在理论分析的基础上,采用MATLAB/Simulink仿真软件,验证了此种控制策略的正确性。同时,为了对理论和仿真进行验证,采用STM32F103RBT6作为数字控制器,设计了一款输入为24~48V直流电压,两路额定输出分别为5V、3A和15V、1A的正激DC/DC变换器样机。实验验证了主辅路同步控制策略对双路输出正激变换器的交叉调整率有较好的改善。
【关键词】：正激变换器 主辅路智能判断 主辅路同步控制 多路输出 交叉调整率
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 选题背景及研究意义8-9
• 1.2 本课题的研究现状及发展趋势9-11
• 1.2.1 多路输出正激变换器的研究现状9-11
• 1.2.2 多路输出正激变换器的发展趋势11
• 1.3 论文的主要工作及目标11-14
• 2 正激变换器原理14-25
• 2.1 正激变换器的拓扑结构14-15
• 2.2 正激变换器的工作模式15-17
• 2.2.1 连续工作模式（CCM）15-16
• 2.2.2 不连续工作模式（DCM）16-17
• 2.3 正激变换器的磁复位技术17-21
• 2.3.1 第三绕组磁复位技术17-18
• 2.3.2 RCD磁复位技术18-20
• 2.3.3 有源箝位磁复位技术20-21
• 2.4 正激变压器的工作过程及设计方法21-22
• 2.5 正激变压器的设计规则22-24
• 2.6 小结24-25
• 3 双路输出正激变换器的交叉调整率25-32
• 3.1 双路输出变换器的交叉调整率的变化规律25-27
• 3.1.1 交叉调整率的定义及测量方法25-26
• 3.1.2 单路反馈控制的输出电压偏离额定电压的规律26-27
• 3.2 双路输出正激变换器的交叉调整率产生的原因27-30
• 3.2.1 影响交叉调整率的整流二极管的导通压降的因素分析28-29
• 3.2.2 影响交叉调整率的额定功率分配的因素分析29-30
• 3.3 改善交叉调整率目前的几种方法30-31
• 3.3.1 优化变压器的设计30
• 3.3.2 加权电压控制法30-31
• 3.3.3 辅路输出加装线性稳压器31
• 3.4 小结31-32
• 4 主辅路同步控制的正激变换器的设计与仿真32-44
• 4.1 主辅路同步控制策略的工作原理32-34
• 4.1.1 主辅路同步控制策略的原理32
• 4.1.2 主辅路同步控制策略的实现32-34
• 4.2 主辅路同步控制算法的实现34-40
• 4.2.1 控制算法流程图34-36
• 4.2.2 PID控制算法36-39
• 4.2.3 PID参数整定39-40
• 4.3 主辅路同步控制策略仿真和实验40-43
• 4.3.1 双路输出正激变换器主要参数40
• 4.3.2 主辅路同步控制方法的仿真电路40-41
• 4.3.3 主辅路同步控制方法的仿真结果及分析41-43
• 4.4 本章小结43-44
• 5 双路输出正激变换器的硬件制作与测试44-60
• 5.1 控制系统设计44-49
• 5.1.1 控制系统的电路原理图44-45
• 5.1.2 处理器芯片的选择45-47
• 5.1.3 电源电路47
• 5.1.4 复位电路47-48
• 5.1.5 系统时钟电路48
• 5.1.6 JTAG接口电路48-49
• 5.2 主开关管MOSFET的驱动电路设计49
• 5.3 同步整流驱动电路设计49-50
• 5.4 采样电路设计50-52
• 5.4.1 电流采样电路设计50-52
• 5.4.2 电压采样电路设计52
• 5.5 双路输出正激变换器的实验结果及分析52-59
• 5.5.1 双路输出正激变换器的原理图52-53
• 5.5.2 双路输出正激变换器的实测数据53-57
• 5.5.3 双路输出正激变换器的实验波形及分析57-59
• 5.6 本章小结59-60
• 6 结论与展望60-62
• 6.1 结论60
• 6.2 展望60-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 附录66-67
• 附录1. 硬件电路及测试平台66-67
• 附录2. 攻读硕士期间发表的论文67

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本文编号：966336