非对称半桥式数字开关电源设计

摘要

非对称半桥电路结构采用脉冲宽度调制技术，具有易实现零电压软开关的优点，可广泛应用于家用电器和汽车电子中小功率电源领域，能够满足开关电源小型化、轻量化、模块化的发展趋势。非对称半桥具有开关电压应力小，结构简单，所用元器件少等优点，应用范围十分广泛。因此，研究非对称半桥对于开关电源的发展具有重要的意义。 论文在比较分析了几种主要的开关电源拓扑模式优缺点的基础上，选择了非对称半桥作为主电路结构。论文深入讨论了非对称半桥零电压软开关拓扑的工作原理，详细分析和设计了确保零电压开关实现的两个重要参数：谐振电感和死区时间。然后进行了总体设计，包括系统主电路和控制反馈回路的设计，系统电路模块的实现方案等，重点给出了决定系统稳态和动态性能的补偿网路的设计，用Matlab仿真验证数字PID算法，从而实现了频率补偿后的系统的稳定性。对非对称半桥电路进行了详细设计，包括电路结构设计、元件参数计算和元器件选取。根据制作的pcb电路板，对非对称半桥电路进行了调试和测试，并在调试的过程中不断地优化元件参数以提高系统的性能。 测试结果表明，在全负载范围内，非对称半桥电路满足效率大于85％的要求。在满载时，输出直流电压为200V，最大纹波电压为1．8V，输出电流为1．5A，测试波形和saber仿真相一致，性能参数均达到了系统的设计指标。

目录

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第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及研究意义

1.2 开关电源研究情况

1.3 半桥拓扑结构的发展现状

1.4 电源数字化趋势

1.5 本论文的主要工作

第二章 半桥拓扑结构的选取

2.1 软开关技术

2.2 开关电源技术概述

2.3 主要拓扑及工作原理

2.4 主变换器模块的选择

2.5 小结

第三章 非对称半桥主电路设计

3.1 非对称半桥主电路的工作原理

3.2 非对称半桥主电路的稳态分析

3.3 非对称半桥主电路的参数优化

3.4 非对称半桥主电路实现ZVS的条件

3.5 主电路模块的参数设计

3.6 saber波形仿真

第四章 非对称半桥控制电路设计

4.1 系统电压环

4.2 交流小信号模型

4.3 取样电路

4.4 脉宽调制器(PWM)

4.5 误差放大器与有源补偿网络

4.6 控制和驱动电路设计

4.7 系统频率特性

第五章 实验结果和分析

5.1 RCD缓冲器

5.2 系统抗干扰措施设计

5.3 测试结果和分析

第六章 总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

就读研究生期间发表的论文