一种新型零电流全桥DC/DC变换器的研制

摘要

零电流转换(ZCT)全桥DC/DC变换器出现，实现了超前桥臂和滞后桥臂的零电流开关，从而克服了移相全桥零电压零电流(PS-FB-ZVZCS PWM)变换器的不足，改善了软开关的条件，有着良好的应用前景，近年来成为研究的热点。 本文提出一种新型零电流转换(ZCT)脉宽调制全桥DC/DC变换器，分析了该新型变换器的工作原理，提出了参数设计依据，进而推导了变换器各种状态时的参数计算方程；运用Pspice9.2电路专用仿真软件成功地对变换器工作特性进行了仿真，最后研制出基于该新型拓扑的1.5千瓦零电流软开关电源，给出了其主电路、控制电路、保护电路及高频变压器等的设计过程，并给出在实验样机上的实验结果及变换器效率。 这种新型零电流转换(ZCT)脉宽调制全桥DC/DC变换器与目前各种ZCS-PWM电路拓扑相比较：副边采用了一个有源开关的简单辅助电路，这种新型变换器不仅能在负载范围内成功实现所有主开关和辅助开关的ZCS，还减小了副边整流二极管的电压应力，实现了其软转换。辅助回路二极管可以实现软关断，反向恢复影响小，此外，该变换器的辅助电路引起的传导损耗和开关损耗较小，从而保证了变换器在很宽的负载范围内都有很高的效率。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1软开关功率变换器的发展

1.1.1谐振变换器

1.1.2零开关-脉宽调制变换器

1.1.3广义软开关PWM技术

1.2软开关全桥功率变换器

1.2.1全桥变换器简介

1.2.2全桥变换器控制策略

1.2.3移相PWM DC/DC全桥软开关功率变换器

1.3几种现有移相全桥电路拓扑的比较

1.4几种现有ZCS电路拓扑的比较

1.5国内外研究现状

1.6本文主要研究内容

第二章新型零电流转换ZCT电路工作原理

2.1新型ZCT电路概述

2.2新型ZCT全桥DC/DC变换器电路工作过程分析

2.3新型ZCT全桥DC/DC变换器电路的分析

2.3.1轻重载时的情况分析

2.3.2主开关管零电流开关条件

2.3.3辅助电路开关管零电流开关条件

2.3.4辅助二极管的软转换

2.3.5有关辅助电路的改进

第三章基于拓扑1.5千瓦软开关电源设计

3.1变换器的主电路结构

3.2控制方案及UC3875芯片应用

3.3控制电路

3.3.1控制电路结构

3.3.2辅助电路开关管的驱动电路设计

3.3.3控制电路参数计算

3.4保护及驱动电路

3.4.1软启动

3.4.2输出限流保护

3.4.3开关管输入保护电路

3.4.4驱动电路

3.5电路参数设计及器件选择

3.5.1高频变压器的设计

3.5.2输入滤波电容的选择

3.5.3谐振电感与电容的选择

3.5.4输出滤波电感的设计

3.5.5输出滤波电容的设计

3.5.6主功率开关管的选择

3.5.7输出整流二极管的选择

3.5.8箝位二极管的选择

3.5.9功率损耗分析

3.5.10辅助电源要求及方案

第四章变换器的仿真分析

4.1 PSPICE9.2仿真软件简介

4.2仿真参数与设置

4.2.1仿真电路图

4.2.2仿真电路的参数

4.2.3仿真电路的设置

4.3仿真波形与分析

第五章样机实验及结果分析

5.1实验内容与目的

5.2实验系统组成

5.3实验结果分析

5.3.1样机变压器及开关管驱动实验波形

5.3.2变换器主开关管零电流实验波形

5.3.3副边辅助电路开关管零电流实验波形及谐振元件实验波形

5.3.4副边整流二极管软转换的实验波形

5.4变换器效率分析

5.5试验结论

第六章小结及进一步工作

6.1本文主要做的工作

6.2尚需进一步做的工作

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文及参与完成的科研工作