移相全桥倍流同步整流变换器的设计

摘要

本文以移相全桥倍流同步整流拓扑为基础，研制了一台100V输入，5.5V/50A输出的高可靠直流-直流变换器。首先分析了移相全桥倍流同步整流变换器的工作过程，详细阐述了工作过程中全桥开关管和同步整流开关管的开关行为。对全桥开关管实现零电压开关的条件进行了分析，分析了超前桥臂和滞后桥臂MOSFET驱动信号死区时间的设计方法。然后针对具体的电源模块技术要求，设计了整机方案，分别对功率级电路、控制电路、环路稳定电路和辅助供电电路给出了详细的设计过程，并对设计结果用Saber仿真软件进行了测试验证。
　　最后进行了结构和印制板设计，投产了工程样机产品，在工程样机产品上对设计结果进行了实物测试和验证，给出了测试结果。实际测试结果表明，工程样机工作状态与设计参数一致，全桥变换器开关管在较宽的负载范围内工作于零电压开通状态，同步整流管驱动时序正常稳定，有效提高了整机效率。通过负载阶跃，空载和过载等工况测试验证了产品稳定性。对占空比损失现象做了测试，结果与理论分析结果吻合。整机电性能指标优良，尤其是效率指标达到了同类产品的先进水平。
　　电源的成功研制验证了本文给出的设计方法的合理性，并进一步通过工程实践验证了移相全桥倍流同步整流拓扑在低压大电流变换器上的应用优势。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

第二章 移相全桥倍流同步整流变换器的工作原理

2.2 倍流整流同步整流技术

2.3 移相全桥倍流同步整流变换器

2.4 零电压开通的条件

2.5 T0电源整机设计方案

第三章 主变换器功率级的设计

3.1 选择开关频率

3.2 确定最大可用占空比

3.3 确定变压器匝比

3.4 确定输出电感

3.4 输出滤波电容设计

3.5 主要功率器件电流波形

3.6 全桥MOSFET选型

3.7 同步整流MOSFET选型

3.8 变压器设计

3.9 输出电感设计

3.10 输入滤波电容设计

3.11 隔直电容设计

3.12 谐振电感设计

3.13 功率级仿真验证

第四章 控制电路设计

4.1 控制电路

4.2 全桥驱动电路设计

4.3 同步整流管驱动电路设计

4.4 保护电路设计

第五章 反馈控制和环路补偿设计

5.1 环路设计的原则

5.2 环路设计步骤

5.3 环路设计仿真验证

第六章 辅助变换器设计

6.1 辅助供电方案设计

6.2 辅助变换器电路参数设计

6.3 RCC电路的仿真验证

6.4 设计汇总

第七章 工程样机测试结果及评价

7.1工程样机投产

7.2 辅助电源实测情况

7.3 变换器工作情况

7.4 全桥MOSFET软开关实现情况

7.5 同步整流MOSFET工作情况

7.6 占空比损失

7.7 负载阶跃

7.8 伏安特性曲线

7.9 效率曲线

7.10 技术指标符合性

第八章 工作总结和展望

8.1 总结

8.2 不足和展望

参考文献

致谢