2.5KW自冷式高频开关电源研究与开发

摘要

本文主要介绍了2.5KW自冷式高频开关电源的研制.首先简单讨论了目前高频开关电源的研究热点,对各种变换电路拓扑结构形式进行了分析比较,然后重点分析了移相全桥变换器的工作原理和软开关技术的实现.软开关能够提高变换器的效率和降低EMI,通过比较目前多种实现软开关技术方案,本文研究了一种由辅助桥臂和谐振电感组成的二极管辅助谐振换流网络,不但很好地实现了ZVS,并且克服了副边二极管上寄生振荡;同时,该拓扑也使副边二极管和辅助二极管都工作于软开关状态,进一步降低了开关损耗,为系统能够在自冷的条件下稳定运行创造了条件.对于控制系统的设计,应用了基于小信号模型的开关电源的建模设计方法,优化了该电源电路控制环节的调节器参数.通过Orcad PSpice9.2对主开关电路的参数仿真,安装和调试了样机,并分析比较了实验波形与数据,证明了该拓扑结构的实用性.最后介绍了该电源模块主要硬件电路的设计和监控系统软件的开发.

目录

文摘

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主要符号列表

第1章绪论

1.1高频开关电源概述

1.2 DC/DC全桥变换电路工作原理

1.3 DC/DC全桥变换软开关拓扑结构

1.4本课题的选题意义和主要工作

第2章ZVS PWM DC/DC移相全桥变换器

2.1 ZVS PWM DC/DC移相全桥变换器电路及工作原理

2.2 ZVS PWM DC/DC移相全桥变换器特性

2.3增加辅助电路的移相全桥电路及其工作原理

2.4开关频率的选择与实现零电压的范围

2.5本章小结

第3章移相全桥控制系统的分析

3.1移相全桥开关电源系统的建模

3.2基于小信号模型的传递函数分析

3.3调节器设计与参数优化

3.4本章小结

第4章2.5KW开关电源模块的硬件设计

4.1设计过程与性能指标

4.2主电路的设计

4.2.1主变压器的设计

4.2.2输入、输出滤波电路

4.2.3开关器件及二极管的选择

4.2.4死区时间、谐振电感和缓冲电容的设计

4.2.5副边整流吸收回路设计

4.3控制电路的设计

4.3.1开关电源均流设计

4.3.2保护电路设计

4.3.3驱动电路设计

4.4仿真结果与试验结果

4.5本章小结

第5章2.5KW开关电源模块监控系统设计

5.1监控系统概述

5.2监控系统硬件电路设计

5.3监控系统软件设计

5.4本章小结

第6章结论

6.1总结

6.2今后工作建议

附录A电力操作电源模块技术指标

附录B功率管APT8030LVFR参数手册

附录C开关电源主电路图

参考文献

致谢