【正文】 通現(xiàn)象，為了提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，可以盡量增大最大占空比，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，將死區(qū)設(shè)置電容盡量選小，由，我們選CT＝1nF，RT＝20k//30k歐，死區(qū)時(shí)間為＝，％。（2）主功率管的驅(qū)動(dòng)電路： 主功率管的驅(qū)動(dòng)電路。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮：①由于雙管正激電路結(jié)構(gòu)上的需要，兩個(gè)主功率管必須電氣隔離，因此采取了如圖所示的隔離驅(qū)動(dòng)電路。②輸入為2846輸出的方波信號，由于主功率管均為電壓型控制單極型功率器件，2846提供的兩個(gè)圖騰柱輸出級電路結(jié)構(gòu)不太適用，因此經(jīng)對管QQ2驅(qū)動(dòng)。③為了提供MOS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。C為隔直電容，RR3為柵極驅(qū)動(dòng)電阻，目的是防止電流尖峰引起的高頻振蕩。穩(wěn)壓二極管目的是防止MOS管正負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓過高損壞管子。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。由于隔直電容C的作用可以在關(guān)斷所驅(qū)動(dòng)的管子時(shí)提供一個(gè)負(fù)壓，從而加速了功率管的關(guān)斷，因此有較高的抗干擾能力。RR4和穩(wěn)壓管是為了提高M(jìn)OS管的抗電壓尖峰和抗干擾的能力，其原理分析如下：MOS管的等效電路如圖所示，MOS管有三個(gè)寄生電容和一個(gè)體二極管。當(dāng)在漏源之間有電壓尖峰時(shí)，通過和有一個(gè)位移電流，由于，這個(gè)位移電流主要由決定，即。這個(gè)位移電流會(huì)對充電，如果柵源電壓達(dá)到開啟電壓，開關(guān)管就會(huì)誤導(dǎo)通。加入電阻RR4會(huì)吸引走一部分的位移電流，從而提高開關(guān)管的抗電壓尖峰的能力。但是這兩個(gè)電阻不可以加的太小，增加驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)擔(dān)，～20K。該電路所存在的一個(gè)較大缺點(diǎn)是其輸出電壓的幅值會(huì)隨著占空比的變化而變化。當(dāng)D較小時(shí)，負(fù)向電壓小，該電路的抗干擾性變差，且正向電壓較高，應(yīng)該注意使其正向電壓不超過MOS管柵極的允許電壓。所以該電路比較適用于占空比固定或占空比變化范圍較小的場合。（3）電流峰值電流設(shè)定、限定調(diào)整工作原理。Vref基準(zhǔn)電壓經(jīng)電阻RR2到地。當(dāng)E/A誤差放大器輸出電壓為V1+Vbe時(shí)，晶體管將導(dǎo)通。因此，電流限制端1的電壓V1調(diào)定值，即調(diào)節(jié)了E/A的限幅值。此限幅值的1/3即應(yīng)為電流測定電阻Rs的電壓值。當(dāng)比較器+、－端相等時(shí)，比較器輸出為零占空比，兩路輸出全部關(guān)閉。因此，使比較器輸出為零占空比的閥值電壓為； 峰值電流計(jì)算示意圖4 頻域仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析根據(jù)第二章建立起來的小信號模型，我們對交錯(cuò)雙管正激變換器簡化后的單一buck系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。一個(gè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要反應(yīng)在以下幾個(gè)方面：穩(wěn)定性：系統(tǒng)的穩(wěn)定性主要反應(yīng)在相角裕度和幅值裕度上，相角裕度大于零，幅值裕度大于1，則系統(tǒng)穩(wěn)定。為了使系統(tǒng)具有好的穩(wěn)定性能和好的動(dòng)態(tài)性能，通常相角裕度取在45～60左右，幅值裕度大于6dB。動(dòng)態(tài)性能：動(dòng)態(tài)性能主要體現(xiàn)在系統(tǒng)的開環(huán)截止頻率上，截止頻率越大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)越大，但是在開關(guān)電源這個(gè)系統(tǒng)里，截止頻率受到開關(guān)頻率的限制。為了防止次諧波振蕩現(xiàn)象，電流環(huán)的截止頻率在小于1/2開關(guān)頻率的情況下盡量取大，電壓環(huán)的截止頻率通常取在1/10的內(nèi)環(huán)截止頻率處。同時(shí)系統(tǒng)的低頻增益越高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能越好，且精度越高。輸入抗擾動(dòng)能力：這主要表現(xiàn)在輸入音頻衰減函數(shù)Ac(s)的幅值| Ac(s)|上，| Ac(s)|越大輸入抗干擾能力越差，反之越強(qiáng)。設(shè)計(jì)時(shí)盡量減小輸入音頻衰減函數(shù)Ac(s)的幅值| Ac(s)|。輸出抗擾動(dòng)能力：這主要表現(xiàn)在閉環(huán)輸出阻抗Zoc(s)的幅值| Zoc(s)|上，| Zoc(s)|越小則輸出抗負(fù)載干擾能力越強(qiáng)。 根據(jù)以上的分析和準(zhǔn)則，來完成參數(shù)的選擇和優(yōu)化。以下是一組優(yōu)化的數(shù)據(jù)，將其代入式中，用Matlab畫出它們的頻率特性，分析系統(tǒng)的各種性能。功率級參數(shù)： 調(diào)節(jié)器參數(shù)：Vin＝400V Ri=10Vout=12V R1=L=10uH R2=220kC=4000uF C1=R= C2=33pFf=80kHz Fm=1/（+*10）Np:Ns=38:4=（1）電流環(huán)的頻率特性目標(biāo)函數(shù)為：。Fm=1/(+k*) k=0： 電流環(huán)路隨變化的幅頻曲線圖中所示當(dāng)斜坡補(bǔ)償?shù)男甭蕪?增大到8時(shí)，可以看出加入補(bǔ)償斜坡以后，系統(tǒng)的相位裕度顯著增大，能夠提高電流環(huán)路的穩(wěn)定性。圖中的尖峰是由采樣增益He(s)引起的，它在電流環(huán)路增益?zhèn)鬟f函數(shù)中形成了兩個(gè)共軛的右半平面零點(diǎn)，從而形成了諧振峰和90度相移，有關(guān)采樣增益He(s)的詳細(xì)解釋和推導(dǎo)參見文獻(xiàn)。（2）電壓環(huán)的頻率特性目標(biāo)函數(shù)為：。 電壓環(huán)幅頻曲線電壓環(huán)幅頻曲線在截止頻率附近的斜率不大，過了截止頻率之后迅速下降，相頻曲線在低頻時(shí)相角改變不大。系統(tǒng)具有很好的穩(wěn)定性和很強(qiáng)的抗干擾能力。（3）輸入音頻衰減函數(shù)的頻率特性目標(biāo)函數(shù)為：。 輸入音頻衰減函數(shù)的幅頻曲線輸入音頻衰減函數(shù)的幅頻曲線很低，系統(tǒng)的抗輸入擾動(dòng)能力很好。系統(tǒng)的輸出電壓的低頻紋波很小。（4）閉環(huán)輸出阻抗的頻率特性目標(biāo)函數(shù)為：。 輸出阻抗的幅頻曲線在低頻段，閉環(huán)輸出阻抗很小，說明輸出電壓隨負(fù)載變化的很小，輸出電壓精度高、紋波小。根據(jù)前面的分析。功率因數(shù)校正采用UC3854BN為主控芯片；逆變電路采用UC2846為主控芯片，結(jié)合本文第二章所論述的原理和第三章所設(shè)計(jì)的電路參數(shù)，制作了一臺實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，實(shí)驗(yàn)情況如下。實(shí)驗(yàn)裝置：1kW鉛酸電池充電器一臺。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所采取的參數(shù)：前級BOOST電路：輸入交流電壓： 90—270 V； 開關(guān)頻率為： 67kHz；輸出直流電壓： 385V；開關(guān)管S5為STW45NM50，二極管D5為DSEP3006A；升壓電感L5為300uH，輸出濾波電容為四個(gè)220u/450V并聯(lián)。后級交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激：輸入直流電壓： 385V；開關(guān)頻率為： 80kHz ；輸出直流： 29V；開關(guān)管為IRFP450；雙管正激二極管為MUR460；輸出整流管及續(xù)流管為DSEI6002A。輸出電感為10uH，輸出電容為四個(gè)1000u/35V并聯(lián)。性能指標(biāo)要求： 功率因數(shù)： ； 輸出電壓穩(wěn)壓精度：177。%普通萬用表；普通電感表；數(shù)字示波器TDS320；電子負(fù)載；我們用Saber對交錯(cuò)雙管正激進(jìn)行開環(huán)時(shí)域仿真分析，對PFC（在做實(shí)驗(yàn)時(shí)由于一些原因我們用的頻率為100kHz，參數(shù)做了相應(yīng)的改動(dòng)）用Matlab進(jìn)行了閉環(huán)仿真分析。 兩路開關(guān)管Vds波形 變壓器繞組電流波形 輸出電感上的電流波形 輸入電壓電流波形以下為實(shí)驗(yàn)所測波形: 輸入電壓電流波形 CH110A/divCH2100V/div DCDC場效應(yīng)管Vds（滿載） 輸出續(xù)流管 (滿載) 輸出整流管 (滿載) 動(dòng)態(tài)(25%50%25%) 動(dòng)態(tài)(50%75%50%)。從中可以看出，兩路互差；如前面第二章所述，在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，變壓器電感和上下管電容發(fā)生諧振，直到另一路開關(guān)管關(guān)斷。這個(gè)過程中，變壓器磁芯有個(gè)短暫的反向磁化過程，占空比越小，負(fù)載越大，這個(gè)過程越明顯。，輸入電流(CH1)和電壓(CH2)基本上是同相位的。但是輸入電流波形畸變比較厲害，%。這是多方面的原因，首先可能是輸入電壓畸變比較厲害；其次可能是前饋環(huán)節(jié)或電壓誤差放大器的參數(shù)設(shè)置不合理。調(diào)整前饋環(huán)節(jié)和電壓誤差放大器的參數(shù)發(fā)現(xiàn)沒有多大改觀，檢測市電電壓的THD，%，因此輸入電流的畸變主要是由輸入電壓引起的。，在滿載穩(wěn)態(tài)時(shí)電感工作在連續(xù)狀態(tài)。，整流管的頻率是80kHz，二續(xù)流管的頻率為160kHz，這樣使得電感可以設(shè)計(jì)得體積更小，輸出電流紋波減少。 ，當(dāng)負(fù)載進(jìn)行大的切換時(shí)，系統(tǒng)經(jīng)過1ms逐漸恢復(fù)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，系統(tǒng)穩(wěn)定。 本章小結(jié)從以上實(shí)驗(yàn)波形可看出，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析和仿真基本吻合。前級電路實(shí)現(xiàn)了功率因數(shù)校正，后級電路簡單可靠，實(shí)現(xiàn)了電路的設(shè)計(jì)要求。通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，可得出以下結(jié)論：（1） 平均電流控制的PFC，電流畸變率可以降到10%以下，有效地減小了諧波污染。（2）交錯(cuò)雙管正激變換器采用電流型控制芯片UC2846，其采用輸出電壓外環(huán)PID調(diào)節(jié)，電感電流采用峰值電流模式控制，改善了系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性。采用電流模式控制后，電壓環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)中不再有共軛極點(diǎn)，其頻率特性曲線也沒有高的諧振峰。（3）前級預(yù)穩(wěn)壓，后級交錯(cuò)雙管正激變換器，系統(tǒng)可靠性很高。5 全文總結(jié)本文針對市電全范圍電壓輸入24Vdc輸出1kW充電器，基于功率因數(shù)校正和交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激理論，通過分析比較幾種相關(guān)的變換器拓?fù)?，選擇除了適合低壓大功率輸出的DC－DC拓?fù)洹凹墡FC的交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器，進(jìn)行了電路原理分析，參數(shù)設(shè)計(jì)，小信號模型分析和電路仿真，給出了工程設(shè)計(jì)方法。最后給出了實(shí)驗(yàn)波形結(jié)果。經(jīng)過大量的調(diào)查、理論分析、仿真及實(shí)驗(yàn)研究，特作以下總結(jié):（1）通過分析諧波污染的成因、危害以及抑制的方法可知，PFC對抑制諧波污染，提高功率因數(shù)具有重要意義；在PFC的幾種控制策略當(dāng)中，平均電流控制具有諸多的優(yōu)點(diǎn)：電流環(huán)有較高的增益帶寬、跟蹤誤差小、瞬態(tài)特性較好、THD和EMI小、對噪聲不敏感、開關(guān)頻率固定、適用于大、中、小功率應(yīng)用場合，因此是目前PFC應(yīng)用最多的一種控制方式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用平均電流控制的PFC，輸入電流畸變率降到10%以下。（2）本文對DC/DC基本拓?fù)潆娐愤M(jìn)行了分析和比較，最后采用了交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該電路簡單可靠；對交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器的穩(wěn)態(tài)工作進(jìn)行了原理分析。對PWM反饋控制的四種模式進(jìn)行了分析比較，著重對峰值電流模式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了論述，論述了斜坡補(bǔ)償?shù)淖饔?。并對系統(tǒng)采用UC2846這種峰值電流控制芯片進(jìn)行了介紹，詳細(xì)推導(dǎo)了Buck電路采用了加有斜坡補(bǔ)償?shù)姆逯惦娏髂Ｊ降男⌒盘柲Ｐ?，對其進(jìn)行了頻域仿真。仿真結(jié)果證明了斜坡補(bǔ)償可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，峰值電流控制模式能改善系統(tǒng)的頻率特性。（3）前級PFC實(shí)現(xiàn)預(yù)穩(wěn)壓，為后級交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激提供一個(gè)特性較硬的直流電源，減小了交流輸入變化對系統(tǒng)輸出的影響；交錯(cuò)并聯(lián)環(huán)節(jié)通過雙環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)輸出電壓，有效的消弱了負(fù)載突變對輸出的影響。通過兩級穩(wěn)壓，該系統(tǒng)可以很好的抵抗外部干擾。從系統(tǒng)輸出端看，雙管正激變換器看似占空比提高一倍，頻率加倍，可以使電感體積更小，降低輸出紋波。（4）通過研究發(fā)現(xiàn)，該電路也存在著一些缺陷：由于開關(guān)管是硬開關(guān)的，因此管子的電壓、電流應(yīng)力較大，而且由于是交錯(cuò)并聯(lián)方式，輸出整流二極管的電壓應(yīng)力比單路雙管正激多一倍，因此系統(tǒng)效率不是很理想，實(shí)際中可以結(jié)合成本，規(guī)格要求設(shè)計(jì)無損吸收電路或者加入軟開關(guān)設(shè)計(jì)減少開關(guān)損耗。總而言之，前端采用功率因數(shù)校正的交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激電路，既可以實(shí)現(xiàn)輸入電流對輸入電壓的跟蹤，降低輸入電流畸變，減小對電網(wǎng)的污染；而且后級電路能夠提高變換器的等效頻率，減小輸出電流脈動(dòng)，穩(wěn)定可靠，設(shè)計(jì)簡單，具有一定的實(shí)用性。致 謝本論文工作是在尊敬的導(dǎo)師熊蕊教授悉心指導(dǎo)下完成的。熊老師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的作風(fēng)，淵博的理論知識，豐富的經(jīng)驗(yàn)，忘我的工作精神，都給我留下了深刻的印象，使我受益匪淺，在此向熊老師表示衷心的感謝!由于合作的關(guān)系，本人在攻讀碩士學(xué)位期間，有一半的時(shí)間是在斯比泰深圳電子有限公司渡過的，在這期間，研發(fā)部經(jīng)理王先生、周惟民主管、劉和祥老大、李又幾高工在生活上給了我無微不至的關(guān)懷，并給我創(chuàng)造了寬松的科研環(huán)境，特別是在項(xiàng)目進(jìn)行得不順利時(shí)，給予我充分的理解和支持。公司研發(fā)部的周宏恩、趙婕一直與我一起開發(fā)，調(diào)試，在我做項(xiàng)目的時(shí)候給予了我很大的幫助，采購部很多職員不怨其煩，隨時(shí)保證我對器件的需求。在此，對公司所有給予我?guī)椭娜吮硎靖兄x，我不會(huì)忘記這一年多的時(shí)光！同時(shí)還要感謝教研室的陳堅(jiān)老師、鄒云屏老師、康勇老師、楊蔭福老師、徐至新老師、李曉帆老師、段善旭老師、彭力老師、林樺老師、張凱老師、熊健老師、戴珂老師、裴學(xué)軍、楊莉莎老師和鄒濤敏老師、陳有謀老師、趙華明老師、吳艷紅老師等給予的關(guān)心和幫助！能順利完成學(xué)業(yè)與他們的支持是分不開的。在我三年研究生的求學(xué)過程中，得到了眾多師兄師姐和同窗好友的關(guān)心和幫助，在此表示衷心的感謝，他們是：周麗霞、仇志凌、張永麗、徐應(yīng)年、司冬子、魏煒、劉小園、方昕、付潔、牛金紅、鹿婷、曾立、孫友濤、唐軍、丁志亮、李劍等。同時(shí)還要感謝本實(shí)驗(yàn)室吳瓊、陳慧民、陳立劍、陳亮、梅純、陳沒、劉靜、李扶中、楊帆等師弟師妹在作者論文完成過程中給予的支持和幫助。 最后，我要感謝家人多年來無怨無悔的支持，對于他們，我只有從心底里說一聲，辛苦了！并祝他們身體健康、事事如意！謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給所有曾給予我關(guān)心和幫助的人們！ 李建婷 2006/4/20參 考 文 獻(xiàn)[1] 陳堅(jiān). 電力電子技術(shù). 北京：高等教育出版社，2002[2] 張占松，蔡宣三. 開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)（修訂版）. 北京： 電子工業(yè)出版社，2005[3] （第三版）.國防工業(yè)出版社