基于有源箝位软开关技术的二次电源研究

摘要

航空航天器的供电系统采用分布式电源系统（DPS），它由发电系统、一次电源（前端变换器）和二次电源（负载变换器）三个部分组成。发电系统是将其它形式的能量转化为电能的装置，一次电源用于将变化范围较大的输入电压转变为所需的输出电压，二次电源则直接面向用电设备。本文主要研究航空航天器DPS中的二次电源。
　　首先对各种隔离型小功率DC/DC变换器拓扑的优缺点进行了比较，确定了采用Low-side有源箝位正激变换器（LACFC）作为主电路拓扑。
　　对LACFC变压器磁复位、功率开关管软开关、箝位电容设计等多个关键性问题进行了研究。并详细论述了变压器实现磁复位的条件、主开关管和箝位开关管实现ZVS的条件、箝位电容对主开关管和箝位开关管电压应力的影响；总结了负载变化对主开关管实现ZVS的影响；给出了一种箝位电容的设计方法。利用PSPICE仿真软件，分别在不同漏感、不同负载、不同箝位电容情况下，对电路进行了仿真分析。
　　阐述了LACFC功率变压器漏感和电路杂散电容对变压器励磁电流直流分量的影响规律，过大直流分量不但能使变压器磁芯饱和，还会引起二极管反向恢复问题，以及使功率开关管丢失ZVS特性，因此在变压器设计之前必须考虑直流分量问题。针对此问题，文中介绍了一种变压器的设计方法。
　　在理论分析和电路设计的基础上，制作了一台功率30W、输入电压26VDC~42.5VDC、输出12V/2.5A、频率500kHz的二次电源样机。实验分析和考核表明，电源的各项性能指标达到了设计要求，验证了理论分析和设计思想的正确性。

目录

基于有源箝位软开关技术的二次电源研究

THE RESEARCH OF SECONDARY ELECTRIC POWER SUPPLY BASED ON THE ACTIVE CLAMP AND SOFT SWITCHING TECHNIQUE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的意义

1.2 隔离型小功率DC/DC变换器概述

1.3 单端正激变换器的磁复位问题

1.4 有源箝位正激变换器的提出

1.5 主要工作及研究内容

第2章 Low-side有源箝位正激变换器工作原理分析

2.1 概述

2.2 基本工作原理

2.3 磁复位和软开关实现的关键

2.4 仿真分析

2.5 本章小结

第3章 励磁电流直流分量分析

3.1 概述

3.2 励磁电流直流分量对电路的影响

3.3 励磁电流直流分量的推导

3.4 考虑励磁电流直流分量的功率变压器设计

3.5 本章小结

第4章 12V/2.5A二次电源设计

4.1 概述

4.2 主电路设计

4.3 控制电路设计

4.4 本章小结

第5章 实验分析

5.1 概述

5.2 软开关和箝位特性分析

5.3 启动特性分析

5.4 输出电压纹波分析

5.5 负载调整率和输入电压调整率分析

5.6 效率分析

5.7 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢