【正文】 教師：吳俊娟完成日期：20130503一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)展情況說明（1）了解交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器原理和工作過程，以及各個(gè)環(huán)節(jié)的工作細(xì)節(jié)。三、發(fā)展趨勢(shì)隨著DCDC變換器技術(shù)的發(fā)展，軟開關(guān)、諧振變換技術(shù)的應(yīng)用，DCDC變換器電路的工作方式，從最初的硬開關(guān)PWM式，向諧振式和諧振PWM式方向發(fā)展。但是，隨著國(guó)內(nèi)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，進(jìn)口中小功率模塊電源正在快速被國(guó)產(chǎn)DC/DC產(chǎn)品所代替。1994年，美國(guó)電源集成公司(Power Integrations)在世界上率先研制成功三端隔離式PWM型單片開關(guān)電源，其屬于AC/DC電源變換器。第5—8周 針對(duì)UC3525芯片，了解其內(nèi)部原理，及各個(gè)管腳的功能，設(shè)計(jì)、計(jì)算電路有關(guān)參數(shù)。 研究步驟、方法及措施1. 查閱并消化理解資料，掌握交錯(cuò)雙管正激變換器的基本工作原理 交錯(cuò)雙管并聯(lián)正激變換器采用單端變換器的并聯(lián)交錯(cuò)技術(shù)，以相位相差180176。 二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：交錯(cuò)雙管并聯(lián)正激變換器采用單端變換器的并聯(lián)交錯(cuò)技術(shù)，它可看作并聯(lián)技術(shù)的變化形式。單片開關(guān)電源具有高集成度、高性價(jià)比、最簡(jiǎn)外圍電路、最佳性能指標(biāo)等特點(diǎn)，現(xiàn)己成為開發(fā)中小功率開關(guān)電源、精密開關(guān)電源及開關(guān)電源模塊的優(yōu)選集成電路。第一個(gè)方向是對(duì)開關(guān)電源的控制電路實(shí)現(xiàn)集成化。參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn)[1].鄭穎楠，《電源技術(shù)》，燕山大學(xué)自編教材[2].陳道煉，《并聯(lián)交錯(cuò)式有源鉗位正激變換器研究》 ，航空時(shí)報(bào)，2000[3].王兆安，《電力電子技術(shù)》，機(jī)械工業(yè)出版社，[4].丁道宏，《功率電子學(xué)》，南京航空航天大學(xué)出版社，[5].陳伯時(shí)，《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》，機(jī)械工業(yè)出版社，[6].陳敏，馬皓，徐德鴻，《變壓器勵(lì)磁電感對(duì)雙正激變換器正常工作的影響》[7].魏艷君，《電力電子電路仿真》，燕山大學(xué)出版社[8].陳道煉，胡育文，嚴(yán)仰光《并聯(lián)交錯(cuò)式有源箝位正激變器研究》，航空時(shí)報(bào)，[9].穆新華，《交錯(cuò)并聯(lián)式雙管正激變換器工作模式分析及系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，[10].《3KVA交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器的研究與開發(fā)》，南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文[11].葉慧貞，楊興洲，《開關(guān)穩(wěn)壓電源》，國(guó)防工業(yè)出版社，1990[12].王常永，《帶有功率因數(shù)矯正的開關(guān)型變換器的建模與計(jì)算機(jī)仿真》，1999[13]. , . Pereira, . Farias, . Vieira and L.~ Freitas,“A 1SKw Operation with 90% Efficiency of a Two Transistor Forward Converter with Nondisspative Snublber”,PESC’96, P696700[14]. Ning Sun, Dan Y. Chen and Fred C. h e . “Forward ConverterRegulator Using Controlled transformer”. IEEE Trks. On Power , No. 2, Mar YieTone Chen, Dan Y. Chen and YanPei Wu.[15]. Michael T. Zhang, Milan M. Jovanovic and Fred . Lee, “Analysis and Evaluation of Interleaving Techniques in forward converters”.IEEE Trans. On PE, , July 1998致謝本論文是在吳俊娟導(dǎo)師的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)下完成的，在跟隨吳老師做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段日子里，導(dǎo)師的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，待人誠(chéng)懇的態(tài)度將使我終生受益，時(shí)時(shí)激勵(lì)著我獨(dú)立思考，自己動(dòng)手練習(xí)，奮發(fā)向上，在這里對(duì)您表示深深的謝意。并對(duì)其進(jìn)行了電路原理分析，參數(shù)計(jì)算及其優(yōu)化，小信號(hào)模型分析和電路仿真，給出了工程設(shè)計(jì)方法。圖510閉環(huán)仿真兩路變壓器原邊電壓波形如圖510所示為變壓器原邊電壓波形，由上圖中可以明顯發(fā)現(xiàn)兩路變壓器的電壓波形在一個(gè)周期內(nèi)互補(bǔ)，由此可以說明兩路變壓器是交替工作的。圖53開環(huán)電路中驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形由于本次設(shè)計(jì)的題目是雙管正激變換器的交錯(cuò)并聯(lián)技術(shù)，要想實(shí)現(xiàn)它的交錯(cuò)并聯(lián)，也就是要有兩路相互獨(dú)立的輸出，這兩路各自獨(dú)立，給每一路一個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖，都能給負(fù)載供能，而且既然是交錯(cuò)并聯(lián)，就說明這相互獨(dú)立的兩路應(yīng)該不能同時(shí)被觸發(fā)，而應(yīng)該是交替被觸發(fā)，圖53所示為開環(huán)仿真中的PWM驅(qū)動(dòng)脈沖波形，可以明顯發(fā)現(xiàn)兩路驅(qū)動(dòng)脈沖在一個(gè)周期內(nèi)互補(bǔ)，以實(shí)現(xiàn)兩路變換器交替工作的要求。三極點(diǎn)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，并依據(jù)主電路的參數(shù)計(jì)算了補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，建立了閉環(huán)電路拓?fù)?。圖41補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)頻率和之間的增益近似為 （430）在頻率和之間的增益近似為 （431）一般將補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的增益交越頻率設(shè)定在補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的與之間。在 Buck 變換器的基礎(chǔ)上添加一個(gè)變壓器以實(shí)現(xiàn)電氣隔離和能量傳輸即可得到正激變換器。3)為了提高M(jìn)OS管的關(guān)斷耐壓和抑制干擾的能力，開關(guān)管關(guān)斷時(shí)在其柵源間加負(fù)電壓。假設(shè)電流互感器鐵芯的工作磁導(dǎo)率很大，當(dāng)互感器的原邊流過正脈沖電流Ids時(shí)，副邊電流為Is=Ids/N，Is在檢測(cè)電阻RR6上建立電壓，Urs=Isr/N(R5=R6=R)，原邊電流降到0時(shí)磁場(chǎng)儲(chǔ)能通過擊穿二極管去磁。圖31UC3525外圍電路圖32過電流保護(hù)電路圖3—2是原邊電流取樣電路。軟啟動(dòng)時(shí)間為：軟啟動(dòng)端電平拉低后驅(qū)動(dòng)信號(hào)為零。流過該二極管的最大電流為IDFmax=IDRmax=考慮到線路電感引起的電壓尖峰和反向恢復(fù)損耗可能會(huì)熱擊穿二極管，選取兩個(gè)IXYS公司的DSEl30—06二極管串聯(lián)。 由公式： （31）可得變壓器原副邊變比K=N1:N2=，考慮到實(shí)際電路中會(huì)有一定的占空比丟失，取變比K為2。第3章 電路參數(shù)設(shè)計(jì) 第3章 電路參數(shù)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo) 交流電壓：380V177。而且，兩路交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器相對(duì)于單路雙管正激變換器，具有以下優(yōu)點(diǎn)：①在同樣開關(guān)頻率下，輸出濾波電感上電壓的頻率提高了一倍，這樣減小了輸出濾波電感的體積，同時(shí)輸入電流脈動(dòng)頻率提高一倍，減小了輸入濾波器的體積，從而進(jìn)一步減小整機(jī)的體積。開關(guān)管2的驅(qū)動(dòng)脈沖變?yōu)榈碗娖剑?關(guān)斷，T1磁化電流從正向最大值線性下降。這是由于另一路的存在，使得這路在變壓器去磁完畢后變壓器副邊不會(huì)被續(xù)流二極管短路，造成共用一個(gè)電感的交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器的變壓器磁化曲線會(huì)運(yùn)動(dòng)到第三象限。②變壓器的磁化過程，由于交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器的變壓器有個(gè)短暫的反向磁化的過程，這是單路雙管正激變換器的變壓器所沒有的一個(gè)過程，因此這里單獨(dú)對(duì)變壓器的磁化過程進(jìn)行了詳細(xì)的分析。兩路雙管正激變換器相當(dāng)于一個(gè)全橋電路，所用的器件數(shù)量基本相同，但是交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器克服了全橋變換器的變壓器偏磁、橋臂直通和控制驅(qū)動(dòng)復(fù)雜等缺點(diǎn)?！?】7）交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器圖17交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器如圖17所示：、QDD2與副邊拓?fù)錁?gòu)成一路雙管正激變換器，DD4與副邊拓?fù)錁?gòu)成另一路正激變換器，DD6分別為這兩路正激變換器的副邊整流二極管，D7為兩路共用的續(xù)流二極管，L、C分別為輸出濾波電感和濾波電容。功率管承受電源電壓，流過一倍輸入電流。這種變換器必須采取附加復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)變壓器鐵芯磁復(fù)位，除有源箝位等少數(shù)幾種磁復(fù)位方式外，其它的多種復(fù)位方式拓?fù)湟话愣即嬖谝韵氯毕荩鹤儔浩麒F芯單向磁化，利用率低，主功率管承受兩倍左右的輸入電壓。開關(guān)電源可將電網(wǎng)輸入的交流電壓直接整流，再通過脈沖變壓器獲得各組不同的脈沖電壓，這樣就可省去笨重的工頻變壓器，節(jié)省了大量漆包線和硅鋼片，使電源的體積大大縮小，重量減輕。而傳統(tǒng)的調(diào)整串連型穩(wěn)壓電源的晶體管一直工作在放大區(qū)，全部負(fù)載電流都通過晶體管，功耗就較大，因而效率很低，一般只在50%左右。 本文第一章討論了具有隔離變壓器的功率電路拓?fù)洌⒏鶕?jù)討論結(jié)果確定交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器作為選擇方案。3 根據(jù)芯片的技術(shù)性能，設(shè)計(jì)一臺(tái)410V~615V直流輸入，180V直流輸出電壓的變換器。2． 說明書及插圖一律打印，要求條理清晰、文筆流暢、圖形及文字符號(hào)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。第五章進(jìn)行了開環(huán)和閉環(huán)的仿真分析。③穩(wěn)壓范圍寬。當(dāng)穩(wěn)壓電路、高壓電路、負(fù)載等出現(xiàn)故障或短路時(shí)，能自動(dòng)切斷電源，保護(hù)功能靈敏可靠。3）推挽變換器圖13推挽變換器如圖13所示，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，變壓器鐵芯雙向磁化，當(dāng)一臺(tái)正激變換器不工作時(shí)，濾波電感能量可以通過另一臺(tái)正激變換器的二次側(cè)回路向負(fù)載釋放，因此相同鐵芯尺寸下，推挽電路能夠比正激式電路輸出更大的功率，但電路必須有良好的對(duì)稱性，否則容易引起直流偏磁導(dǎo)致鐵芯飽和。D2導(dǎo)通，磁化能量回饋電源。的方式交替工作，因此與單路正激變換器相比其等效占空比，提高一倍。然后又進(jìn)一步講述了交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器的工作原理及其優(yōu)缺點(diǎn)。圖21交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器① 輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系 其中D是單路占空比，K是變壓器的變比（文中出現(xiàn)的占空比都是指單路占空比）。圖22半導(dǎo)體器件的電壓電流原理圖在t0時(shí)刻前，DD2上電壓均為（1/2）Vin，4上電壓均為Vin。2承受的電壓為Ui?！?0】本章首先分析雙管正激變換器穩(wěn)態(tài)工作原理，主要從兩個(gè)方面展開：①變換器輸入輸出的基本關(guān)系以及電路中各個(gè)器件的電壓電流應(yīng)力關(guān)系。保護(hù)功能：輸入過壓保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、原邊過流保護(hù)、后級(jí)保護(hù)、前級(jí)保護(hù)、輸出短路時(shí)具有限流功能(故障消除時(shí)能恢復(fù)正常工作)。b、濾波電容根據(jù)公式 （35）其中R為5，=50KHZ，求得C=70uF?！?0】根據(jù)控制要求，采用如圖31所示的3525外圍電路及參數(shù)要求。，切斷芯片工作，沒有驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，并給軟啟動(dòng)端電容復(fù)位：，重新軟啟動(dòng)。無感電阻是采用無感繞法的低值電阻，盡管用法簡(jiǎn)單，但會(huì)造成明顯的附加壓降和損耗。檢測(cè)電壓送給LM31l比較器并與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。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。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。至此，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的零點(diǎn)和極點(diǎn)的位置可以確定。這主要取決于兩個(gè)方面：一是方針手段有限，軟件反應(yīng)電路模型的能力有限及計(jì)算方法不是很完善；二是仿真中的電路模型無法真實(shí)反映實(shí)際電路。圖54閉環(huán)仿真電路圖圖55閉環(huán)仿真負(fù)載電壓，電感電流波形上半部分為輸出負(fù)載電壓波形，經(jīng)過3ms達(dá)到穩(wěn)定，下半部分為電感電流波形，經(jīng)過2ms達(dá)到穩(wěn)定。圖511加入擾動(dòng)后的輸出負(fù)載電壓波形由圖511可以明顯發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)穩(wěn)定后，在4ms處加入擾動(dòng)信號(hào)后，系統(tǒng)重新達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，從而證明本次設(shè)計(jì)的閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。這樣開關(guān)管的導(dǎo)通損耗，磁性元件的內(nèi)阻造成的損耗，二極管的導(dǎo)通損耗，輸出濾波電容的等效串聯(lián)電阻上的損耗等等各種損耗都不大。感謝他們?cè)谖叶嗄昵髮W(xué)生涯中承受了各種的壓力，付出了最真摯的愛。1994年，美國(guó)電源集成公司(Power Integrations)在世界上率先研制成功三端隔離式PWM型單片開關(guān)電源，其屬于AC/DC電源變換器。但是，隨著國(guó)內(nèi)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，進(jìn)口中小功率模塊電源正在快速被國(guó)產(chǎn)DC/DC產(chǎn)品所代替。并基于UC3823的特性設(shè)計(jì)PI控制閉環(huán)系統(tǒng)，給出控制參數(shù)的設(shè)計(jì)過程, 仿真驗(yàn)證控制系統(tǒng)的性能。3. 利用Pspice仿真軟件進(jìn)行電路的閉環(huán)仿真把電路中的輸入與輸出的關(guān)系用傳遞函數(shù)表現(xiàn)出來，并用Pspice仿真軟件進(jìn)行仿真。隨著集成電路的發(fā)展，開關(guān)電源逐漸向集成化方向發(fā)展，趨于小型化和模塊化。目前，單片開關(guān)電源已形成了幾十個(gè)系列、數(shù)百種產(chǎn)品。隨著電源技術(shù)的發(fā)展，低電壓、大電流的變換器因其技術(shù)含量高，應(yīng)用廣，越來越受到人 們重視。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。(4)控制芯片與補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)及開關(guān)管的連接完畢即閉環(huán)電路拓?fù)湟褬?gòu)建。 b、磁芯選擇 根據(jù)公式 ，EE55B型磁芯符合，根據(jù)公式 可得變壓器原邊參數(shù)N1=27，取28，根據(jù)變比要求取副邊匝數(shù)為14。兩路正激變換器以相位相差180176。 ，其中一路接反向器后輸出相反的電平，然后兩路脈沖分別驅(qū)動(dòng)兩路正激變換器的開關(guān)管2和4，實(shí)現(xiàn)兩路變換器以相位相差180度的方式交替工作。：準(zhǔn)備答辯。引言與單管正激變換器相比，雙管正激變換器（TTFC）具有較少的電壓應(yīng)力。有兩種方法交錯(cuò)并聯(lián)兩個(gè)TTFC。圖1顯示了一個(gè)POC電路，其中兩路雙管正激變換器的輸出電容并聯(lián)。在POC電路中電感電流紋波是:其中，U是輸出電壓，D是占空比，T是開關(guān)周期，L是濾波電感值由于兩個(gè)轉(zhuǎn)換器的交錯(cuò)，在POC電路中輸出電容的濾波電流是：在PFD電路中，濾波電感L中的紋波電流等于輸出電容C2中的紋波電流。另外，隨著濾波電感和開關(guān)頻率的降低，它們之間的差別變大在POC電路中，續(xù)流二極管的電壓應(yīng)力小于PFD電路，是合理的。PFD的小信號(hào)模型如（17）所示：此外，應(yīng)注意的是，在CCM模式中，兩個(gè)電路的輸出電壓和占空比是相同的。由圖7得，隨著負(fù)載電阻的增加，開環(huán)增益增加，并隨著輸出電壓的增加而減小。比較（a）和（b）得，POC電路的開關(guān)電流應(yīng)力大于PFD電路。據(jù)發(fā)現(xiàn)，在輸出電容側(cè)并聯(lián)轉(zhuǎn)