【正文】 ，由式()計(jì)算的理論電壓應(yīng)力為主開(kāi)關(guān)應(yīng)力的仿真結(jié)果與理論的分析相近。相比于Buck型變換器，Buck型ZVSPWM電路的續(xù)流二極管將承受一個(gè)較大的電流峰值，應(yīng)采用較大容量的二極管。Buck型ZVSPWM電路的輸入電壓、電流與輸出電壓、。從圖中可以看出，輸入電流沒(méi)有過(guò)高的尖峰，且在一段時(shí)間為負(fù)值，將能量反饋回輸入源。仿真結(jié)果如下：(1) 輸出電壓：，(2) 輸出電流(電感電流)：，(3) 輸入電流：，(4) 平均輸出功率：(5) 平均輸入功率：經(jīng)計(jì)算可得該ZVSPWM變換器的理論效率為，比之組合吸收電路提高了10%左右。與組合吸收電路和ZVSQRC電路類(lèi)似，ZVSPWM電路的諧振過(guò)程同樣與負(fù)載電流有關(guān)，其開(kāi)關(guān)管應(yīng)力會(huì)因負(fù)載電流的增大，或?yàn)闈M(mǎn)足條件式()因輸入電壓的增大而增大，另外主開(kāi)關(guān)零電壓導(dǎo)通的條件也將因負(fù)載的變換而不成立，故不適合使用在高輸入電壓和負(fù)載變化范圍寬的場(chǎng)合。ZVSPWM電路由PWM控制，諧振電容不用工作在變換器開(kāi)關(guān)的每個(gè)周期，諧振的時(shí)間相對(duì)于開(kāi)關(guān)周期較小，對(duì)整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)特性的影響較小，且諧振元件導(dǎo)致的損耗較小，因此也提高了電源的轉(zhuǎn)換效率。、電流波形與主開(kāi)關(guān)電壓、電流波形、電流波形圖 Buck型ZVSPWM電路的輸入電壓、電流與輸出電壓、電流波形在Buck型ZVSPWM電路的基礎(chǔ)上，應(yīng)用同步整流技術(shù)進(jìn)一步減小因續(xù)流二極管的內(nèi)阻引起的導(dǎo)通損耗，從而提高整體的轉(zhuǎn)換效率效率。應(yīng)用同步整流技術(shù)需要注意同步整流管的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題和防止同步整流管與主開(kāi)關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通。典型的同步整流Buck型變換器需要兩路MOSFET的驅(qū)動(dòng)，它們的驅(qū)動(dòng)信號(hào)應(yīng)該是互補(bǔ)的，且由于同步整流管和主開(kāi)關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通時(shí)會(huì)引起輸入電源短路，因此在主開(kāi)關(guān)斷開(kāi)之后需要一個(gè)死區(qū)時(shí)間，同步整流管才能導(dǎo)通，避免輸入電源短路。與之相比，應(yīng)用同步整流技術(shù)的Buck型ZVSPWM電路使用傳導(dǎo)阻抗低的MOSFET管替代了續(xù)流二極管作為同步整流管，并增加了同步整流管的驅(qū)動(dòng)邏輯。在仿真中，采用下降沿觸發(fā)延時(shí)模塊來(lái)設(shè)置死區(qū)時(shí)間，當(dāng)主開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)從1變?yōu)?時(shí)，該模塊在此時(shí)的輸出為0，并經(jīng)過(guò)延時(shí)一個(gè)死區(qū)時(shí)間()后跳變?yōu)?，再與主開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的非信號(hào)相與，得到同步整流管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。，其中與分別為主開(kāi)關(guān)與同步整流管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，可以看出開(kāi)關(guān)管的切換存在死區(qū)，另外，同步整流技術(shù)的引入對(duì)電路中開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)過(guò)程所造成的影響是微弱的。應(yīng)用同步整流技術(shù)的Buck型ZVSPWM電路的輸入電壓、電流波形與輸出電壓、仿真得到的輸入、輸出功率數(shù)據(jù)如下：(1) 輸出功率：(2) 輸入功率：可知，該電路的理論效率為，可見(jiàn)采用同步整流技術(shù)有效的減小了由續(xù)流二極管導(dǎo)通損耗而導(dǎo)致的電路損耗。，同步整流管實(shí)現(xiàn)了零電流導(dǎo)通，減小了同步整流管在導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生的交疊損耗，但與ZVSPWM電路中的續(xù)流二極管一樣，同步整流管將承受較大的電流應(yīng)力。、主開(kāi)關(guān)電流電壓波形以及同步整流管的電流電壓波形、電流波形與輸出電壓、電流波形本章主要分析了組合緩沖電路、Buck型ZVSPWM電路以及應(yīng)用同步整流技術(shù)的Buck型ZVSPWM電路的工作原理和設(shè)計(jì)方法，研究了在Buck型變換器的基礎(chǔ)上，如何通過(guò)引入這三種軟開(kāi)關(guān)電路軟化主開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通及關(guān)斷的過(guò)程、使主開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通的條件和應(yīng)用同步整流技術(shù)提高電源的整體效率，最后使用PSIM軟件分別進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，并通過(guò)仿真的結(jié)果對(duì)三種軟開(kāi)關(guān)電路的性能進(jìn)行了分析。高功率密度小功率DCDC模塊電源的研究 第五章 總結(jié)與展望第五章 總結(jié)與展望本文旨在研究高功率密度小功率DCDC模塊電源拓?fù)湟约疤岣吣K電源功率密度、能量轉(zhuǎn)換效率的方法，主要完成了以下的工作：(1) 本文分析了開(kāi)關(guān)電源發(fā)展趨勢(shì)，并以高頻化為基礎(chǔ)，分析了高頻化提高模塊電源功率密度的基本原理與高頻化帶來(lái)的主要問(wèn)題，就此對(duì)解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)(軟開(kāi)關(guān)技術(shù)、同步整流技術(shù))進(jìn)行了詳細(xì)的分析與研究。(2) 針對(duì)小功率低輸出的模塊電源應(yīng)用場(chǎng)合，分析了常用的三種主電路基本拓?fù)涞幕驹砼c工作特性；研究了高功率密度、高效率的模塊電源的主電路拓?fù)溥x擇應(yīng)著重考慮的幾個(gè)因素，并以一個(gè)欲研究的模塊電源參數(shù)為根據(jù)，比較三種拓?fù)涓髯缘膬?yōu)劣。(3) 研究了Buck型變換器主電路與反饋回路的設(shè)計(jì)方法，包括主電路輸出電感與輸出電容的設(shè)計(jì)、主開(kāi)關(guān)管的電流與電壓應(yīng)力計(jì)算、3型誤差放大器的設(shè)計(jì)，完成了對(duì)5~12V輸入、并對(duì)電路的性能進(jìn)行了仿真分析。(4) 研究了組合吸收電路、Buck型ZVSPWM電路、應(yīng)用同步整流技術(shù)的Buck型ZVSPWM電路的工作原理和設(shè)計(jì)方法，在前文設(shè)計(jì)的Buck型變換器的基礎(chǔ)上應(yīng)用這三種軟開(kāi)關(guān)電路，通過(guò)仿真驗(yàn)證了與理論分析的一致性，并通過(guò)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析了這些軟開(kāi)關(guān)電路對(duì)模塊電源的整體效率與開(kāi)關(guān)應(yīng)力的改善。由于時(shí)間和水平所限，課題研究在應(yīng)用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)與同步整流技術(shù)改善模塊電源的整體性能理論分析與仿真驗(yàn)證上有一定的成果，但設(shè)計(jì)實(shí)用電路還需要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行完善：(1) Buck型ZVSPWM電路的缺陷首先，Buck型ZVSPWM電路的諧振電感處在主電路中，承受著雙向的電壓，不可避免的在開(kāi)關(guān)器件上產(chǎn)生額外的電壓應(yīng)力；其次，能量的傳遞通過(guò)諧振電感，一部分能量將存儲(chǔ)在諧振電感上，產(chǎn)生了額外的傳導(dǎo)損耗；存儲(chǔ)在諧振電感的能量特別依賴(lài)于輸入電壓與負(fù)載電流的變化，因此雖然Buck型ZVSPWM電路的諧振元件處在諧振階段的時(shí)間較短，但諧振的過(guò)程與輸入電壓和負(fù)載電流的變化相關(guān)。因此諧振元件參數(shù)的設(shè)計(jì)也依賴(lài)于這兩個(gè)條件，若輸入電壓或負(fù)載變化的范圍較大，為了維持主開(kāi)關(guān)零電壓導(dǎo)通的條件，從式()可知，主開(kāi)關(guān)需承受的電壓應(yīng)力也隨之增大，可能導(dǎo)致，限制了其應(yīng)用；另外，續(xù)流二極管工作的條件相比并不理想，承受較大的電流應(yīng)力。(2) 應(yīng)用ZVTPWM電路或ZCTPWM電路零轉(zhuǎn)換PWM電路的提出能有效的解決零開(kāi)關(guān)PWM電路的不足，它具有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：輔助電路與主電路是并聯(lián)的關(guān)系，不參與主電路的能量轉(zhuǎn)換；輔助電路只在主開(kāi)關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷的時(shí)刻工作一個(gè)很短的時(shí)間，提供主開(kāi)關(guān)零電壓導(dǎo)通或零電流關(guān)斷的條件，其余的時(shí)間并不工作，因而大大的減少了輔助電路的傳導(dǎo)損耗。因此零轉(zhuǎn)換PWM變換器在提供主開(kāi)關(guān)零開(kāi)關(guān)條件時(shí)，并不會(huì)帶來(lái)額外的電壓、電流應(yīng)力，并且若零轉(zhuǎn)換PWM變換器設(shè)計(jì)在滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行下的，那么在整個(gè)負(fù)載變化范圍和輸入電壓范圍內(nèi)都能提供開(kāi)關(guān)器件軟開(kāi)關(guān)的條件。(3) 控制策略的實(shí)現(xiàn)與MOSFET驅(qū)動(dòng)問(wèn)題ZVSPWM變換器中，輔助開(kāi)關(guān)每個(gè)周期PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生的起點(diǎn)依賴(lài)于主開(kāi)關(guān)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的起點(diǎn)，而輔助開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的時(shí)間則依賴(lài)于負(fù)載電流的情況，由于負(fù)載的變換，在實(shí)踐中采用模擬電路控制難以精確的控制主開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)延時(shí)多久才使輔助開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，以及輔助開(kāi)關(guān)導(dǎo)通多長(zhǎng)的時(shí)間，只能使ZVSPWM工作在特定的負(fù)載范圍之內(nèi)；一般的開(kāi)關(guān)電源PWM控制芯片有一組或兩組高、低端PWM驅(qū)動(dòng)輸出，適用于同步整流電路、半橋電路、全橋電路等，但對(duì)于應(yīng)用同步整流技術(shù)的Buck型ZVSPWM電路，需要驅(qū)動(dòng)三個(gè)MOSFET管，對(duì)于大多數(shù)PWM控制芯片難以設(shè)計(jì)理想的驅(qū)動(dòng)電路，一是輸出PWM驅(qū)動(dòng)通道不足，二是控制策略難實(shí)現(xiàn)。因此，如果采用內(nèi)置高速AD的微處理器，可以通過(guò)檢測(cè)負(fù)載的變化，同時(shí)改變多路同步的PWM信號(hào)占空比，多路輸出PWM信號(hào)通過(guò)合適的MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片，理論上可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載在一定范圍內(nèi)變化的情況下精確改變輔助開(kāi)關(guān)延時(shí)導(dǎo)通時(shí)間和導(dǎo)通時(shí)間。采用微處理器勢(shì)通用性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制方法，但勢(shì)必增加成本與模塊電源的體積；采用針對(duì)于應(yīng)用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)與同步整流技術(shù)的集成芯片設(shè)計(jì)來(lái)模塊電源則可以大大減小體積，提高功率密度。(4) 模塊電源的EMI問(wèn)題模塊電源的EMI設(shè)計(jì)并不在本文的討論范圍之內(nèi)，但對(duì)于模塊電源的設(shè)計(jì)電磁干擾是一個(gè)重要的參數(shù)。雖然通過(guò)應(yīng)用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)能從一定程度上改善模塊電源高頻化帶來(lái)的更高的di/dt和dv/dt的問(wèn)題，軟化了電流和電壓的變化率，但模塊電源仍需要設(shè)計(jì)EMI濾波電路，以避免對(duì)電源本身及周邊的電子設(shè)備造成干擾。高功率密度小功率DCDC模塊電源的研究 結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ)本次設(shè)計(jì)是在劉劍鋒老師、黃志武老師悉心指導(dǎo)下完成的，從課題的選題、文獻(xiàn)查閱、總體方案的設(shè)計(jì)到仿真實(shí)驗(yàn)及分析、論文的審閱都凝聚著老師們的心血。老師們理論知識(shí)淵博，科研實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，對(duì)我們遇到的很多問(wèn)題都能給予的詳細(xì)的解答和創(chuàng)新性的指導(dǎo)。老師們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、開(kāi)闊的科研思路、誨人不倦的師德、使我們?cè)诿看蔚慕涣髦卸际芤娣藴\，在此謹(jǐn)向老師們表示衷心的感謝。另外，還要感謝在本次設(shè)計(jì)中一直幫助我的同學(xué)們和學(xué)長(zhǎng)們。在最初的設(shè)計(jì)構(gòu)想階段，劉彪軍同學(xué)和李思宇同學(xué)的課題給了我很多的啟發(fā)，并使我對(duì)仿真軟件的使用與選擇進(jìn)行了深入的探索；彭駿同學(xué)提供了我強(qiáng)有力的硬件條件，大大縮短了仿真調(diào)試的時(shí)間；符一倫、李中戈、劉興強(qiáng)同學(xué)等都在很多細(xì)節(jié)上給予了我眾多幫助和支持；寢室兄弟們的相互討論和鼓勵(lì)也對(duì)我完成這次設(shè)計(jì)提供了良好的環(huán)境；更多同學(xué)都在自己緊湊的學(xué)習(xí)之余給予我熱心的幫助，這里就不一一例舉。在此向他們表示衷心的謝意! 劉翔 2012年6月 高功率密度小功率DCDC模塊電源的研究 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1] 王增幅. 電力電子軟開(kāi)關(guān)技術(shù)及實(shí)用電路[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，~136.[2] 安格，奧利弗等. 開(kāi)關(guān)電源變換器：開(kāi)關(guān)電源的原理、仿真和設(shè)計(jì)原書(shū)第2版[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，~21.[3] 劉鳳君. 現(xiàn)代高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，~214.[4] G. 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