【正文】 ..18 167。 輸入濾波電感 的選擇 ..........................................................19 167。 隔離變壓器的設(shè)計(jì) ..............................................................19 167。 整流二極管的選取 ..............................................................19 167。 輸出濾波電感的選取 ..........................................................20 167。 輸出濾波電容 的選取 ..........................................................20 167。 輔助電路設(shè)計(jì) ..................................... 20 167。 鉗位電容的選取 .................................................................20 167。 二極管 Dc Dh 的選取 ..........................................................21 167。 控制電路 ......................................... 21 167。 UC3875 的簡(jiǎn)介 ..................................................................21 167。 芯片外圍電 路的設(shè)置 .........................................................24 167。 閉環(huán)控制電路的設(shè)計(jì) ..........................................................24 167。 檢測(cè)電路設(shè)計(jì) ..................................... 24 167。 保護(hù)電路設(shè)計(jì) ..................................... 25 167。 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ..................................... 25 第六章 結(jié)論 .................................................................................. 26 參考文獻(xiàn) ........................................................................................ 27 致謝 ............................................................................................... 29 附錄 1 開(kāi)題報(bào)告 ........................................................................ 31 附錄 2 中期報(bào)告 ........................................................... 34 目錄 第一章 緒論 167。 課題背景 及 意義 直流 直流變換器 (DC/DC)變換器 作為電力電子電能變換技術(shù)的一個(gè)重要研究方向 ,越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。 它可以 將輸入的直流電壓經(jīng)過(guò)高頻逆變 后 ，再通過(guò)整流和濾波環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成 所 需要的直流 電壓 。 DC/DC 變換器 廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程及數(shù)據(jù)通訊、計(jì)算機(jī)、辦公自動(dòng)化設(shè)備、工業(yè)儀器儀表、軍事、航天等領(lǐng)域，涉及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)。 隨著開(kāi)關(guān)電源 技術(shù)的日益發(fā)展， 實(shí)際 生產(chǎn)生活對(duì)直流變換器的要求也越來(lái)越高。 這便要求 變化器擁有較高 的 效率 和 較大的功率密度。 高頻化是開(kāi)關(guān) 電源 技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。大功率場(chǎng)效應(yīng)管（ MOS 管）和功率絕緣柵晶體管（ IGBT 管 ） 在中大功率場(chǎng)合 中 的 廣泛 應(yīng)用，使 開(kāi)關(guān)電源 的 工作頻率越來(lái)越高， 但是 由于 功率 器件的 開(kāi)關(guān)損耗與 其 開(kāi)關(guān)頻率成正比， 即 開(kāi)關(guān) 頻率越高，開(kāi)關(guān)損耗 就 越大，電路效率也 會(huì) 越低， 并且 隨著開(kāi)關(guān)頻率 的 提 高，電路中的 di/dt 和 dv/dt 也會(huì) 越來(lái) 越高， 由此 電路所產(chǎn)生的電磁干擾也 會(huì) 越 來(lái) 越強(qiáng) ， 最終 會(huì) 影響 系統(tǒng) 控制和驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定性 ，因此 我們 必須 想辦法 減小開(kāi)關(guān)損耗，軟開(kāi)關(guān)技術(shù)因此孕育而生。 由于移相全橋 ZVZCS 變換器能夠?qū)崿F(xiàn)超前臂的零電壓開(kāi)關(guān)和滯后臂的零電流開(kāi)關(guān) ,可以 減小功率損耗 ,從而發(fā)展成為中大功率 DC/DC 變換器的主流。 ZVZCS 方案可以解決 傳統(tǒng) 變換器 方案的故有缺陷，即可以大幅度降低電路內(nèi)部的循環(huán)能量，提高變換 器 效率，減小副邊占空比丟失，提高最大占空比，而且其最大軟開(kāi)關(guān)范圍不受輸入電壓和負(fù)載的影響。 本論文正是針對(duì) 直流變換器 開(kāi)關(guān)管效率 提高這一背景提出來(lái)的167。 國(guó)內(nèi)外 DC/DC 變換器技術(shù) 的發(fā)展 歷程在 大 容量化 和高頻化方面，國(guó)內(nèi)外對(duì) DC/DC 變換器 的研究均取得了可喜的發(fā)展 。 DC/DC 變換器 中軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的普遍應(yīng)用，已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的硬開(kāi)關(guān)技術(shù)。 最 初 的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是在電路中增加有源或無(wú)源的緩沖 網(wǎng)絡(luò) ， 然后 出現(xiàn)了諧振軟開(kāi)關(guān)變換器， 既 包括傳統(tǒng)的串聯(lián)諧振 變換器 (SRC)和并聯(lián)諧振 變換器 (PRC)， 又有 準(zhǔn)諧振變換器 (QRC)和多諧振變換器 (MRC)。準(zhǔn)諧振變換器出現(xiàn)在上世紀(jì) 80燕山大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 年代中期，包括零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振 (ZCS QRC)和零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振 (ZVS QRC)。這兩種電路雖然 能 使主開(kāi)關(guān)管在零電壓或零電流下導(dǎo)通和關(guān)斷， 但卻 需要采用頻率調(diào)制技術(shù)，給實(shí)際應(yīng)用造成較大不便，并且開(kāi)關(guān)管的電流或電壓應(yīng)力較大 為了消除因頻率調(diào)制而造成的 不便 ， IvoBarbi 在上世紀(jì) 90 年代提出了 ZCSPWM 和ZVSPWM 變換器 概念 。 ZVSPWM 和 ZCSPWM 變換器是 PWM 電路與 QRC 的結(jié)合，在基本的 ZVS 和 ZCS 電路 中增加了一個(gè)輔助開(kāi)關(guān)。 該 輔助開(kāi)關(guān) 一方面 以通過(guò)諧振 來(lái)為 主功率 管創(chuàng)造零電壓或零電流開(kāi)關(guān)的條件， 另 一方面 還 可以阻斷諧振過(guò)程，在這段時(shí)間中讓主功率開(kāi)關(guān)管按 PWM 方式工作。因此， ZCSPWM 和ZVSPWM 變換器既有軟開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)，又有 PWM 恒頻占空比調(diào)節(jié)的特點(diǎn) 。 但上述 多 種軟開(kāi)關(guān)變換器均存在以下 欠缺 ： 由于 開(kāi)關(guān)管的電流或電壓應(yīng)力 過(guò) 大， 而 造成電路損耗的增加 ；諧振電感和電容 因?yàn)?應(yīng)力 的 增大而造成 變換器 體積的增大；諧振電感串聯(lián)在主功率回路中 會(huì) 導(dǎo)致 環(huán)流 變大 進(jìn) 而增加 了 整體損耗， 此外 ， 軟開(kāi)關(guān)的工作條件 還 極大地依賴輸入電壓和輸出負(fù)載的 變化 ， 因此 電路 也 很難在一個(gè)較寬 的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān) 。 為了解決以上問(wèn)題， 在 90 年代 提出了零電壓轉(zhuǎn)換 (ZVT)和零電流轉(zhuǎn)換 (ZCT)的概念。其基本思想是將輔助諧振網(wǎng)絡(luò)從主功率通路中移開(kāi)，與主功率開(kāi)關(guān)管相并聯(lián)。在主功率器件變換的一段很短的時(shí)間間隔內(nèi)，使輔助諧振網(wǎng)絡(luò)工作，為主功率開(kāi)關(guān)管創(chuàng)造 ZVS或 ZCS 條件；轉(zhuǎn)換過(guò)程結(jié)束后，電路返回常規(guī) PWM 工作 進(jìn)程 ， 因此 ， 環(huán)流能量相對(duì)于諧振電路 即可 保持在較小的數(shù)值， 而 且軟開(kāi)關(guān) 動(dòng)作 的實(shí)現(xiàn) 沒(méi)有 受 到 輸入電壓和輸出負(fù)載 變化 的影響 。 當(dāng)代 的 諧振技術(shù) 已經(jīng) 取得 了 較大發(fā)展 ，其中 ZVS 和 ZCS 技術(shù) 廣泛應(yīng)用于 中功率變換， 而 零轉(zhuǎn)換技術(shù) 則適用 于大功率 變換場(chǎng)合。 ZVZCS 的 中 心 思想 就是將PWM 控制技術(shù) 與諧振變換器 結(jié)合 起來(lái)，來(lái)實(shí)現(xiàn)功率開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)，是直流直流變換器技術(shù)發(fā)展的重 要 方向之一。 167。 課題 方案選擇與設(shè)計(jì) 167。 主電路拓?fù)?的選擇 在 大中功率場(chǎng)合，一般 采用 全橋變換器 ； 本論文 所研究的 DC/DC 變換器 是將輸入直流 電壓 450V 變換成 24V 直流 低電壓 ， 輸入輸出差別 相對(duì) 較大，故采用帶有變壓器隔離的 DC/DC 電路 ； DC/DC 全橋 變化電路分為電壓型和電流型 兩類 電路，器代表分別為 BUCK 電路 和 BOOST 電路 。 BUCK 電路 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便 ，第一章 緒論 BOOST 電路 的電感位于輸入側(cè)，可用于功率因數(shù) 校正 電路。 綜上 ，本 論文 采用的是帶有隔離變壓器的 BUCK 型 DC/DC 變換器 。 167。 控制方式 的選擇 本變換器 采用移相全橋脈寬調(diào)制 技術(shù) 。 移相 PWM 控制技術(shù)是近幾年廣泛應(yīng)用于中大功率全橋變換 器 中的一種技術(shù)，這種技術(shù)實(shí)際上是諧振技術(shù)與 PWM 技術(shù)的結(jié)合 。 移相全橋軟開(kāi)關(guān)電路不僅 降低了電路的開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)噪聲 ,還 減少了器件 在 開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的電磁干擾 ,為變換器裝置提高開(kāi)關(guān)頻率和效率降低尺寸及重量提供了良好的條件 .同時(shí) ,它還保持了傳統(tǒng)的常規(guī) PWM 電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 控制方式方便 ， 開(kāi)關(guān)頻率固定 ,元器件的電壓和電流應(yīng)力 較 小等諸多 優(yōu)點(diǎn) 。 167。 課題 的 主要 研究工作 ① 450V 直流 輸入， 24V 直流 輸出。 選擇 變換器的 主電路 拓?fù)洹? ② 移相全橋 控制 。 確定 移相 PWM 控制 方案。 ③ 超前橋臂 實(shí)現(xiàn) ZVS,滯后 橋臂實(shí)現(xiàn) ZCS。 確定 輔助電路及其參數(shù)。 ④ 仿真 軟件進(jìn)行 試驗(yàn)仿真 ， 給出 試驗(yàn) 結(jié)果 。 ⑤ 有 輸出過(guò)電流保護(hù)，輸入欠電壓保護(hù)。 確定 輸出 電壓 閉環(huán)反饋 ， 設(shè)計(jì)保護(hù)電路 。 第二章 移相全橋 ZVZCS 變換器 167。 常規(guī) 全橋 電路 工作 原理 分析 通過(guò) 控制四 只 開(kāi)關(guān)管，在 AB 兩點(diǎn) 得到一個(gè) 幅值 為 Vin 的 交流方波電壓 ，經(jīng)過(guò)高頻變壓器的隔離和變壓，在變壓器副邊得到 一個(gè) 幅值為 Vin/K 的 交流方波電壓，然后在通過(guò)由 DR1 和 DR2 構(gòu) 成的 輸出整流橋，在 CD 兩點(diǎn)得到 幅值為Vin/K 的 直流方波電壓。 Lf 和 Cf 組成的 輸出濾波電路將該直流 方波 中的 高頻 分量濾去，在輸出端得到期望輸出的 直流 電壓。 V i nD 1D 4D 3D 2D R 2D R 1L fC fR燕山大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 （ a） 全橋 逆變器主電路 Q 1Q 4 Q 2Q 3 Q 1Q 4V a bi 2 (b)電阻 負(fù)載 時(shí) 變壓器原邊 電壓和 副邊電流 移相全橋 PWM（ PhaseShifted Full Bridge PWM ） 控制方式的基本 思想 是：同一橋臂的開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)工作， 但 兩個(gè)橋臂 之 間的導(dǎo)通差一個(gè)相位（移相角） 。 Q1和 Q3 分別 先于 Q4 和 Q2 導(dǎo)通 ，故稱 Q1 和 Q3 組成的 橋臂為超前橋臂， Q2 和Q4 組成的 橋臂為滯后橋臂。 通過(guò)調(diào)節(jié)此移相角的大小， 可以 在變壓器副邊得到占空比 為 D 可調(diào)的正負(fù)半周期 對(duì)稱的交流方波電壓，從而達(dá)到調(diào)節(jié)相應(yīng)的 輸出電壓的目的 。 167。 ZVZCS 變換器 工作 特點(diǎn) 與 變換器 性能 分析 167。 主電路拓?fù)? 本論文 采用 ZVZCS PWM 移相全橋 變換器，利用 增加 輔助 網(wǎng)絡(luò)的 方法使變壓器原邊電流復(fù) 位 來(lái)實(shí)現(xiàn)了超前臂的零電壓開(kāi)關(guān)（ ZVS） 和滯后臂 的零電流開(kāi)關(guān) (ZCS)。 該電路 拓?fù)淇梢钥闯?是 由基本 Buck 電路衍生 出來(lái) ，并且與 ZVS FBPWM 電路類 似。但是 在 后面的分析可以看出，它們的 電路特性有明顯區(qū)別 。這種區(qū)別 是由其移相特性和引入的輔助電容形成的 。 第二章 移相全橋 ZVZCS 變換器 6 Td 1 d 2d 3 d 4d cd hL 0C cC 0RD 3D 1 D 2D 4L kV i n（ Ⅰ