基于移相全桥低压大电流直流电源的研究

摘要

低压大电流直流变换器在磁体电源、计算机通信技术、电动汽车、航空、电解电镀等众多领域有着广泛应用。随着功率需求越来越大，半导体器件的开关损耗和导通损耗导致变换器的传输效率较低，而传统的低频变换器中笨重的变压器和滤波器件都制约着整机的小型化，因此高效节能和高功率密度成了新型低压大电流直流变换器的发展方向。
　　移相控制的全桥DC-DC变换器充分利用半导体开关器件的寄生参数与变压器漏感的谐振过程实现零电压开通关断，效率可得到大幅度提升，同时电磁干扰（EMI）也会被有效降低，但是滞后桥臂开关管的软开关实现会受到不同因素的影响。本文详细阐述了移相全桥软开关变换器在整个开关周期中不同模态的工作状态，研究了实现软开关过程中负载电流、死区时间、谐振电感以及开关管寄生电容之间的关系，给出了死区时间的设计方法；利用低阻抗的MOSFET代替整流二极管，并设计了控制逻辑，使得整流管在导通和换流期间都能够实现同步整流；对PCB型平面变压器绕组排布方式对变压器的损耗以及漏感的影响进行了研究，并选择了交错式排布方案；完成了变换器整体硬件设计，并在MATLAB/Simulink环境下对变换器的工作状态和软开关实现过程进行了可行性验证。
　　最后搭建出一套开关频率100kHz，输出14V/210A的样机，通过移相控制实现了全桥开关管的零电压开关，减小了开关损耗，同步整流大大降低了整流管的导通损耗，变换器整体效率最高为95％。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 低压大电流直流电源应用

1.3 低压大电流直流电源的研究现状

1.4 本文的研究内容

2 移相全桥软开关DC/DC变换器关键问题研究

2.1 移相全桥软开关变换器工作原理

2.2 影响软开关过程的因素分析

2.3 移相全桥软开关变换器的占空比丢失

2.4 同步整流技术

2.5 本章小结

3 移相全桥软开关变换器DC/DC系统设计

3.1 平面变压器设计

3.2 功率参数设计

3.3 控制电路设计

3.4 驱动电路

3.5 本章小结

4 仿真与实验分析

4.1 MATLAB/SIMULINK仿真

4.2 样机实验结果及分析

4.3 本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表学术论文目录

附录2 附图