新型单端正-反激变换器的研究

摘要

随着社会的进步与科技的发展，开关电源被广泛应用于电力电子产品。由于新能源发电、军事、采矿、通信等领域对变换器输入电压承受范围和效率要求较高，高效率、宽输入范围变换器得到广泛研究。本文分析了宽输入电压范围变换器的基本特征;总结了几类典型宽输入电压范围变换器;研究归纳了正激、反激、正-反激的特性。同时基于正激和反激变换器变压器副边工作特征，通过增加一个电容和用一个开关管取代一个二极管，构造出一种适用于宽输入电压场合且兼具高效率的新型正-反激变换器。
　　为解决传统原边单管类正-反激变换器开关管电压应力过高的缺点和变压器漏电感引起的电压尖峰问题，论文将对称式RCD筘位电路应用于新型正-反激变换器。通过对新型正-反激变换器在激磁电流连续导电模式MCCM(magnetizing currentcontinuous mode)的模态分析和理论研究表明:在继承传统对称式RCD箝位正激变换器的高效率、占空比D可大于0.5和低开关管电压应力优点的同时，基于对称式RCD箝位新型正-反激变换器进一步拓宽输入电压变化范围和提高输出电压增益。
　　为了提升新型正-反激变换器的效率，引入一种再生箝位电路。论文研究了激磁电流断续导电模式MDCM(magnetizing current discontinuous mode)下再生箝位变换器的工作特性，探讨了变换器箝位电容的设计方法。在继承对称式RCD箝位方式下变换器优点的同时，基于再生箝位的新型正-反激变换器通过回收漏电感能量，提升了变换器的效率。通过仿真验证了理论的正确性。
　　在低压大电流场合，变换器整流二极管损耗降低了变换器效率。本文迸一步探讨了将同步整流技术应用于新型正-反激变换器，并对其进行了仿真和设计，为工作于低压大电流场合下变换器的效率提升提供了一种可行方案。
　　最后，搭建了新型正-反激变换器实验样机并进行调试。经实验，两种箝位方式下变换器均能正常运行，新型正-反激变换器效率最高能够达到94％，输入电压最低与最高值之间相差240V。实验结果验证了理论分析的正确性和方案的可行性，证明该变换器具有宽输入电压范围、高效率等优点。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 开关电源技术发展简介

1．2 开关电源拓扑分类

1．3 宽输入电压范围变换器研究现状

1．3．1 宽输入电压范围变换器的应用场合

1．3．2 宽输入电压范围变换器拓扑选择标准

1．3．3 宽输入电压范围变换器拓扑研究现状

1．4 本文研究的主要内容

第2章 正激、反激以及正-反激变换器的研究

2．1 正激变换器分析

2．1．1 传统复位方式的正激变换器

2．1．2 新型正激变换器

2．2 反激变换器分析

2．2．1 反激变换器漏电感电压尖峰解决方案

2．3 正-反激变换器分析

2．4 同步整流技术的运用

2．5 新型正-反激变换器拓扑推演

2．6 本章小结

第3章 新型正-反激变换器的研究

3．1 基于对称式RCD箝位正-反激变换器工作模态分析

3．2 基于对称式RCD箝位正-反激变换器工作特性分析

3．2．1 励磁电流连续状态

3．2．1 励磁电流断续状态

3．3 基于再生箝位的新型正-反激变换器工作模态分析

3．4 基于再生箝位的正-反激变换器工作特性分析

3．5 基于对称式RCD箝位正-反激变换器的闭环仿真

3．6 基于再生箝位的正-反激变换器的闭环仿真

3．7 同步整流方式下的新型正-反激变换器

3．8 新型正-反激变换器的优越性以及两种箝位方式比较

3．9 本章小结

第4章 新型正-反激变换器实验设计

4．1 新型正反激变换器箝位与变压器参数设计

4．1．1 RCD箝位电路的设计

4．1．2 再生箝位电路的设计

4．1．3 变换器隔离变压器的设计

4．2 变换器主电路参数设计

4．3 控制电路参数设计

4．4 功率开关管驱动电路参数设计

4．4．1 隔离变压器型驱动电路

4．4．2 隔离驱动芯片驱动电路

4．5 补偿网络设计

4．6 本章小结

第5章 变换器实验结果

5．1 主电路参数及原理图

5．2 实验波形分析

5．3 实验数据分析

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文