【正文】 ............................................................ 32 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................ 33 IV 致謝 .....................................................................................................................34 附錄 1 ..................................................................................................................35 附錄 2 ..................................................................................................................41 附錄 3 ..................................................................................................................46 附錄 4 ..................................................................................................................54 附錄 5 ..................................................................................................................60 第 1章 緒論 1 第 1章 緒論 課題背景 開關(guān)電源以其很 多顯著的優(yōu)點(diǎn) 正被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于國(guó)民生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。當(dāng) 開關(guān)穩(wěn)壓電源輸入的交流電壓在 150~250 范圍內(nèi)變化時(shí)，都能達(dá)到很好的穩(wěn)壓效果， 輸出電壓的變化在 2%以下。 正是基于開關(guān)電源相對(duì)于傳統(tǒng)相控和線性電源的優(yōu)勢(shì)， 很多相關(guān)單位和部門都將面臨著傳統(tǒng)電源的改造和改進(jìn)工作。 另外 ，變壓器繞組必須緊密耦合，以減小漏感，從而降低功率管的關(guān)斷電壓尖峰，這增大了變壓器繞 制工藝的要求以及對(duì)所用功率器件電壓定額的要求。 雙管正激變換器的優(yōu)點(diǎn) ： ① 電路結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)潔，通過(guò)兩個(gè)二極管來(lái)提供勵(lì)磁電流回路，實(shí)現(xiàn)鐵芯 磁復(fù)位，去除了復(fù)雜的磁復(fù)位電路， 與開關(guān)管串聯(lián)的二極管將開關(guān)管的電壓箝位 在輸入電壓， 同時(shí)為變壓器的勵(lì)磁電流提供回路， 勵(lì)磁能量回饋給電源，減小了損耗，功率管只承受輸入直流母線電壓， 電壓應(yīng)力低。 與雙管正激變換器相比，正激變換器的交錯(cuò)并聯(lián)具有許多優(yōu)點(diǎn)： ① 在同樣工作頻率下，與雙管正激變換器相比，輸出濾波電感上電壓的頻率提高了一倍，減小了輸出濾波電感的體積。通過(guò)對(duì)它們性能的優(yōu)越性進(jìn)行比較，綜合考慮各種因數(shù)， 最終決定選用交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器。 ② 關(guān)管的電壓電流應(yīng)力 當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)， 開關(guān)管上的電壓是輸入電壓 Vi， 當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí) ，流過(guò)開關(guān)管的電流是經(jīng)變壓器變換后的負(fù)載電流， 其有效值是 IoIq DK? ③副邊整流管的電壓電流應(yīng)力 流過(guò)整流管電流的有效值 DRI Io D? 對(duì)于兩路共用一個(gè)電感的拓?fù)鋪?lái)說(shuō)，副邊整流二極管的電壓應(yīng)力是變壓器副邊電壓的兩倍。負(fù)載電流 Io 通過(guò) D7 續(xù)流 ， D D4 導(dǎo)通，磁化電流減小，變壓器 T2 實(shí)現(xiàn) 鐵心磁復(fù)位。 t2 時(shí)刻， Q Q4 的驅(qū)動(dòng)脈沖為高電平， Q Q4 開通，開始工作與下半周期，兩路雙管正激變換器互換工作狀態(tài)，重復(fù)前半周期的工作過(guò)程。由于 這部分相對(duì)簡(jiǎn)單，這里只是將半導(dǎo)體器件的電壓電流應(yīng)力和輸入輸出電壓的關(guān)系列出。 主電路關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì) 主電路參 數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)， 考慮穩(wěn)態(tài)時(shí)各元器件的電壓電流關(guān)系。 根據(jù)整流后的最高輸入電壓為 615V,選取耐壓為 800V 的 MOSFET。 1. 頻率由 6 腳 TR 與 5 腳 TC 值決定。要正常實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能， 該端子的電流還要大于 。 霍爾電流傳感器是比較理想的快速電流檢測(cè)器件， 但價(jià)格較貴限制了它的應(yīng)用。 V C CQ 1Q 2CR 1R 2R 3R 4D 1D 2D 3D 4 圖 33 主功率管驅(qū)動(dòng)電路 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 如圖 3— 3 所示是一路雙管正激電路的兩個(gè)主功率管的驅(qū)動(dòng)電路。 本章小結(jié) 本章主要是通過(guò)樣機(jī)參數(shù)的指標(biāo)， 分別設(shè)計(jì)了主電路中的一些重要參數(shù)和 控制電路中比較重要的參數(shù)。 在 0s≤ t ≤ dT 期間 ： ? ?1 1011 0LLscCdiidt L uLd u uC R Cdt?? ??? ???????? ?????? ???????? ??? ???? ???? （ 45） 0110O LCsu iui?? ????? ???? ???????? （ 46） 簡(jiǎn)寫成 11sx Ax Bu? ?? （ 47） 1y Cx? （ 48） 在 dT≤ t ≤Ts 期間 ? ?100100LLscCdiidt L ud u uLdt?? ????????? ?????? ????? ? ? ??? ??????? ???? （ 49） 0110O LCsu iui?? ????? ???? ???????? （ 410） 簡(jiǎn)寫成 22sx A x B u? ?? （ 411） 2y Cx? （ 412） 將式（ 411）、（ 415）按占空比的影響求平均值，得到下式 39。 39。12B dB d B?? ， 39。 由于補(bǔ)償后系統(tǒng)的gf位于 (s)CG 的零點(diǎn) 2Zf 與極點(diǎn) 2Pf ，于是可求出在零點(diǎn) 1Zf 與 2Zf 之間的增益為 21 ( j 2 )Z CggfAV G ff ?? （ 433） 22 (j 2 )P CggfAV G ff ?? （ 434） 有 以下公式可以求出補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)各元件參數(shù)： 首先設(shè)定 R2的值， 232RR AV? （ 435） 1 1212 ZC fR?? （ 436） 2 3212 PC fR?? （ 437） 3 2312 PC fR?? （ 438） 1 2312 ZR fC?? （ 439） 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)電路的實(shí)現(xiàn)大 都利用 PWM 控制芯片 或 IC 芯片內(nèi)部的誤差放大器外加 RC 無(wú)源元件構(gòu)成，或者將 PWM 控制 IC 芯片內(nèi)部誤差放大器當(dāng)做緩沖器，利用外加的運(yùn)算放大器加 RC 無(wú)源元件構(gòu)成補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)電路。 【 7】 開環(huán)仿真及其結(jié)果分析 雙管正激變換器交錯(cuò)并聯(lián)技術(shù)的開環(huán)仿真電路圖如圖 51 所示 ， 設(shè)其占空比為 進(jìn)行仿真 ， 根據(jù)公式 5402 2 0 .32io VVDK? ? ? ? 得 162oVV? 得到的仿真波形驗(yàn)證了設(shè)計(jì)電路的正確性。 為清晰的表示幅值，對(duì)電感電流和負(fù)載電壓?jiǎn)为?dú)仿真， 圖 56，圖 57 為單獨(dú)的負(fù)載電壓波形和電感電流波形。 本章小結(jié) 本章主要是利 Pspice 對(duì)本次所設(shè) 計(jì)的電路進(jìn)行仿真 ， 驗(yàn)證其 原理的正確性。 其次由于采用的是交錯(cuò)并聯(lián)結(jié)構(gòu)： 路相當(dāng) 簡(jiǎn)潔，元件數(shù)量很少， 附加損 耗就少， 變壓器的勵(lì)磁能量也返回給了輸入電源。感謝一切我愛和愛我的朋友，他們是我生活和學(xué)習(xí)的動(dòng)力。第二個(gè)方向是實(shí)現(xiàn)中、小功率開關(guān)電源單片。 感謝所有在我求學(xué)路上關(guān)心我、幫 助我的人。 首先由于本次技術(shù)指標(biāo)要求的輸入輸出電壓都較高，電流不大。 為了驗(yàn)證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在 4ms 處加入一個(gè) 50V 的輸入擾動(dòng)信號(hào)，如圖 511 所示。 兩路 雙管正激變換器 的 交錯(cuò)并聯(lián)技術(shù)的 電壓 閉 環(huán)仿真電路圖如圖 54所示 。 但是，仿真存在一個(gè)可信度的問(wèn)題， 仿真的結(jié)果并不能十分完美的反應(yīng)實(shí)際情況。 若原始回路中函數(shù)有兩個(gè)相近的極點(diǎn)，極點(diǎn)頻率 1, 2 1 / (2 )PPf LC?? ，可將補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)零點(diǎn)頻率設(shè)計(jì)為原始回路函數(shù)兩個(gè)相近極點(diǎn)頻率的 1/2，即 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 1 2 1, 212Z Z P Pf f f?? （ 432） 如果原始回路函數(shù)沒(méi)有零點(diǎn)，則可以將補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)極點(diǎn)設(shè)定為2Pf = 3Pf =（ 1~3） sf ，以減小輸出的高頻開關(guān)紋波。1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2? ? ?? ? ? ?( ) [ ( ) ( ) ( ) ( )S S Sdx d A d A x d B d B u A A x B B u A A d x B B d udt ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 417） 式（ 416）、式（ 417）有 ??sdu 、 ?dx 兩項(xiàng)，故是非線性化方程，為了線性化，假設(shè)動(dòng)態(tài)分量遠(yuǎn)小于穩(wěn)態(tài)量，即 ? 1ssuu ， ? 1dd ， ? 1xx ，則 ??sdu 、 ?dx 可以忽略，同時(shí)記 39。?d d d?? ?x x x?? ?s s su u u?? ?y y y?? 將以上式子代入式（ 417）、（ 418）得 ： 第 4章 主電路小信號(hào)模型分析和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 19 ? ?39。 下面以此電路模 型為基礎(chǔ)推導(dǎo) Buck 的狀態(tài)空間表達(dá)式。該電路的優(yōu)點(diǎn)是該電路只使用一個(gè) +15V 電源，即為單電源。檢測(cè)電壓送給LM31l 比較器并與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。目前可行的電流取樣器件有， 無(wú)感電阻、霍爾電流傳感器、普通的電流互感器。軟啟動(dòng)端可以減小功率管的開機(jī)沖擊， 避免變壓器的雙倍磁通效應(yīng)。 UC3525能提供接近 50%的脈寬控制，可設(shè)定死區(qū)時(shí)間，對(duì)稱性好， 工作頻率可達(dá)400kHz，圖騰柱結(jié)構(gòu)輸出， 輸出能力達(dá) 500mA， 內(nèi)帶 2MHz 帶寬的放大器，軟啟動(dòng)功能， Shutdowm 保護(hù)端功能。 a、濾波電感 根據(jù)公式 (1 2 )2 sRDL f ??? ? （ 34） 其中 R 為 5? ， ? =1 對(duì)應(yīng)電感電流的臨界點(diǎn)， Sf =50KHZ，求 得 L=130uH?？紤]到逆變器自身?yè)p耗， 將該 DC/DC 變換器平均輸出功率定為 3300W， 最大瞬時(shí)功率定為 6300W。 ③并聯(lián)結(jié)構(gòu)可以使每個(gè)并聯(lián)支路流過(guò)更小 的功率，消除變換器的“熱點(diǎn)”，使熱分布均勻， 提高可靠性。 D D2 開通， T1 的磁化電流通過(guò) D D2 續(xù)流，線性減小，回饋電源。 分析前做如下一些假設(shè)： ① 所有開關(guān)管，二極管均視為理想器件； ② L 足夠大，在一個(gè)開關(guān)周期中，其電流基本保持不變，這樣 L 和 C以及負(fù)載電阻可以看成是一個(gè)電流為 I0的恒流源。 Q Q D D2 與副邊拓?fù)錁?gòu)成一路雙管正激變換器， D D4 與副邊拓?fù)錁?gòu)成另一路雙管正激變換器 ， D D6 分別為這兩路變換器的副邊整流二極管， D7 為兩路空用的續(xù)流管， L、 C 分別為輸出濾波電感和濾波電容。 【 8】 本章小結(jié) 本章首先對(duì)幾種常見的 DC/DC 變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工作原理進(jìn)行分析，并列