基于移相全桥软开关技术的中大功率开关电源的设计

发布时间：2017-07-18 18:05

  本文关键词：基于移相全桥软开关技术的中大功率开关电源的设计

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【摘要】：当前,开关电源以其特有的优点逐渐取代线性电源,在人们生产生活中占据了主要地位。然而随着电压、电流等级的提高,对元器件也提出了更高的要求。在中大功率场合一般的开关管就很难满足电压、电流应力的要求,因此往往通过选择合适的拓扑电路来降低开关管应力。中大功率场合常用的拓扑有推挽型、半桥型与全桥型,本文选用的是全桥型拓扑。在设计全桥型拓扑开关电源时,为了获得更高的转化效率,还需要采用软开关技术,通过对全桥型拓扑电路的不同控制方法与软开关实现方法分析,最终选定了移相全桥零电压(ZVS)软开关技术。本文通过对移相全桥零电压开关电源的分析,建立了它的稳态直流模型和小信号交流模型。运用稳态直流模型计算出了用来实现零电压的谐振电感的感量,保证在实现ZVS的同时有合理的占空比丢失,还对主电路元器件进行了设计或者选型。根据交流小信号模型建立了功率部分的传递函数表达式,并根据主电路设计参数得出了功率部分传递函数,在此基础上设计了环路补偿电路,使系统拥有了足够的稳定裕度以及良好的动态性能。最后,根据前面所述设计参数制作出了样机,通过实验得到了工作波形,表明所设计的电源达到了预期目标。
【关键词】：移相控制 软开关 全桥拓扑 小信号模型 环路补偿
【学位授予单位】：西京学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN86
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 注释表10-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 课题来源和意义11
• 1.2 课题研究的国内外发展现状11-13
• 1.3 中大功率开关电源拓扑的选择13-14
• 1.4 本文的内容安排14-16
• 第二章 PS-ZVS-PWM全桥开关电源的工作原理与模型建立16-35
• 2.1 全桥型拓扑电路的控制方法及软开关16-18
• 2.1.1 全桥型拓扑电路的控制方法16-17
• 2.1.2 全桥型拓扑的软开关17-18
• 2.2 PS-ZVS-PWM全桥开关电源的工作原理18-23
• 2.2.1 不同状态下的等效电路分析18-21
• 2.2.2 变压器原副边电压电流波形21-23
• 2.3 PS-ZVS-PWM全桥开关电源模型建立23-35
• 2.3.1 Buck型拓扑的模型建立23-29
• 2.3.2 建立PS-ZVS-PWM开关电源的小信号模型29-35
• 第三章 基于PS-ZVS-PWM稳态直流模型的软开关实现与主电路设计35-48
• 3.1 基于稳态直流模型的ZVS软开关实现35-36
• 3.2 磁性器件的设计36-43
• 3.2.1 电感的设计方法37-38
• 3.2.2 变压器的设计方法38-40
• 3.2.3 试验样机中磁性器件参数计算40-43
• 3.3 主电路其它元器件的选型43-48
• 3.3.1 保险管与整流桥的选型43-44
• 3.3.2 输入滤波电容的选型44-45
• 3.3.3 缓启动电路元器件选型45
• 3.3.4 功率开关管的选型45-46
• 3.3.5 整流二极管的选型46
• 3.3.6 输出滤波电容的选型46-48
• 第四章 基于PS-ZVS-PWM小信号模型的控制电路设计48-60
• 4.1 控制芯片与电路设计48-54
• 4.1.1 控制芯片介绍48-52
• 4.1.2 控制电路设计52-54
• 4.2 基于小信号模型的环路补偿设计54-60
• 4.2.1 常用补偿电路介绍54-57
• 4.2.2 根据小信号模型设计补偿电路57-60
• 第五章 电源样机实验结果60-64
• 第六章 结论64-65
• 参考文献65-69
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果69-70
• 致谢70-71

【参考文献】

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本文编号：559027