【正文】 印刷電路的各個關(guān)鍵部位配置去耦電路。③ 在軟件設(shè)計上，采取對一點數(shù)據(jù)連續(xù)多次采樣求平均值和平滑濾波技術(shù)。監(jiān)控模塊的檢測、控制主程序用匯編語言編寫，采用了模塊化設(shè)計方法，各功能模塊互相獨立。另外，監(jiān)控模塊設(shè)計了RS232串行通信接口，可實現(xiàn)本地計算機(jī)監(jiān)控，加以改善同時還可以實現(xiàn)遙信、遙測、遙控三遙功能。4 零電壓開關(guān)的理論分析和電路實驗由于高頻開關(guān)電源工作在較高頻率，元器件的分布參數(shù)對電路的工作影響較大，而元器件的分布參數(shù)又難以測量和控制，因此在電路完成設(shè)計后，應(yīng)進(jìn)行電路調(diào)整和實驗，對元器件及電路參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到較高的性能指標(biāo)。 實現(xiàn)零電壓開關(guān)的條件如前所述，零電壓開通是依靠在延遲時間內(nèi)的電感儲能使諧振電容的電壓能夠諧振擺動，回到相應(yīng)的電源輸入端。因此，要實現(xiàn)零電壓開通必須同時滿足以下兩個條件：①在輕載時，必須有足夠的電感儲能，使諧振電容的電壓能諧振擺動到相應(yīng)的電源輸入端。②這種轉(zhuǎn)換必須在規(guī)定的轉(zhuǎn)換時間內(nèi)完成。對電感中儲存的能量要求與諧振頻率和最大轉(zhuǎn)換時間有關(guān)。假定在諧振槽路中的諧振元件為諧振電感 Lr 和諧振電容 Cr。Lr 包括高頻變壓器的漏感 LL 和外加的換向電感 Lc，Cr 包括兩個開關(guān)管的輸出電容和外加并聯(lián)電容以及變壓器的初級分布電容。諧振槽路的諧振頻率 （41）考慮到場效應(yīng)開關(guān)管在高電壓下輸出電容 COSS 會增大，應(yīng)乘上一個系數(shù) 4/3，兩個開關(guān)管的輸出電容應(yīng)為 8/3 COSS，再加上變壓器的初級電容 Cxf，那么諧振電容：完成轉(zhuǎn)換所需的諧振能量： （42）儲存在諧振電感中的能量應(yīng)大于左支路轉(zhuǎn)換（滯后橋）時最大轉(zhuǎn)換時間內(nèi)開關(guān)管輸出電容和變壓器初級電容充、放電所需的能量。儲存在電感 Lr 中的能量為據(jù)此，可以推出所需的諧振電感值和最小初級電流。諧振槽路的頻率必須足夠 高，但其諧振周期 Tr 必須至少為轉(zhuǎn)換時間的4 倍，以使在輕載下，最大轉(zhuǎn)換時間 tmax內(nèi)達(dá)到諧振。因此， （43）由式(41)可推出諧振電感為 （44）將式（42）、（43），代入式（44）可得 （45）根據(jù)式（45）選取的諧振電感值能滿足零電壓開通的要求。但諧振電感又與變壓器初級相串聯(lián)，它影響變壓器初級電流的上升速率 dIp/dt = Vi/Lr ，因此，諧振電感值也不能太大，否則在變換周期內(nèi)，要達(dá)到所需的電流值需要太長的時間。 所以在選擇電感值時，既需考慮輕載時的諧振情況也應(yīng)考慮滿載時的工作情況。諧振電感中儲存的能量必須大于規(guī)定轉(zhuǎn)換時間內(nèi)電容上電壓擺動所需要的能量，因此 （46）根據(jù)式（46）可以推出，在相移PWM工作模式下所需的最小初級電流為 （47）在實際應(yīng)用中，著重解決重負(fù)載時的無損耗轉(zhuǎn)換，在很輕負(fù)載時，有一點損耗也是允許的。因此，可以將最小負(fù)載電流限制到合適的值以獲得所需的最小初級電流。也可根據(jù)需要調(diào)整換向電感值，以便得到所需的初級電流。功率開關(guān)管漏源極的分布電容和外接并聯(lián)電容，在開關(guān)管關(guān)斷時對諧振能量具有吸收作用，再加上漏源極并接的二極管的續(xù)流作用，使得開關(guān)管的漏源極電壓上升很慢，若外接電容值調(diào)整合適，也可使開關(guān)管基本實現(xiàn)零電壓關(guān)斷。 左右兩支路電路轉(zhuǎn)換過程的區(qū)別在第3章已經(jīng)指出，雖然左支路（滯后橋）和右支路（超前橋）轉(zhuǎn)換的作用機(jī)理類似，但兩者的轉(zhuǎn)換過程卻有較大差別。如圖 所示，對于右支路來說，在關(guān)斷后向開通的轉(zhuǎn)換過程中，由于輸出電感的反射作用，變壓器初級電流繼續(xù)流動，流入、管的結(jié)電容，使上電壓升高，上電壓減小， 節(jié)點B的電壓諧振上升，直至二極管正向?qū)?，并鉗位，然后導(dǎo)通，實現(xiàn)了右支路的轉(zhuǎn)換，在此過程中，由于變壓器的初級電感很大，其電流維持原來值近似不變，類似一個恒流源，因此容易實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。對于左支路來說， 在關(guān)斷后向開通的轉(zhuǎn)換過程中，變壓器次級側(cè)短路，負(fù)載電流由高頻整流管提供續(xù)流回路，負(fù)載側(cè)與變壓器初級側(cè)沒有關(guān)系，此時變壓器初級電流已經(jīng)減小，主要靠儲存在諧振電感中的能量使上的電壓上升，上的電壓減小，直至正向?qū)úQ位，從而實現(xiàn)的零電壓開通。由于在右支路轉(zhuǎn)換時，變壓器初級電流幾乎維持原來的較高值，而且此時的電感是變壓器的初級電感，數(shù)值也較大，而左支路轉(zhuǎn)換時，初級電流已減小，此時的電感是諧振電感（由變壓器漏感和換向電感組成），比變壓器初級電感小很多，因此，左支路實現(xiàn)零電壓開通比右支路需要較長的時間，而且比較困難，能滿足左支路零電壓開通的條件，也必然能保證右支路實現(xiàn)零電壓開通。 綜合前面所述，由式（45）和式（47）可得出實現(xiàn)左右兩支路都實現(xiàn)零電壓開通的兩個條件為： （48） （49）式中n為高頻變壓器初次級匝比。 占空比丟失現(xiàn)象占空比丟失是相移零電壓開關(guān)脈寬調(diào)制電路的一個特殊現(xiàn)象。此種現(xiàn)象發(fā)生在變壓器初級電流Ip從正向（或負(fù)向）變化到負(fù)向（或正向）的時間。在此段時間內(nèi)，雖然變壓器初級存在正電壓（或負(fù)電壓）方波，但次級的整流二極管都導(dǎo)通，負(fù)載處于續(xù)流狀態(tài)，次級兩端電壓為零，這期間，初級不足以提供負(fù)載電流，這樣，次級就丟失了初級這部分的電壓方波，次級的占空比 Ds 就小于初級占空比，出現(xiàn)占空比丟失現(xiàn)象。當(dāng)初級電流反向并逐漸增大，當(dāng)增大至?xí)r，變壓器次級才退出續(xù)流狀態(tài)，次級兩端的電壓才升高。丟失的占空比△D 由下式確定 （410）式中T為電路的開關(guān)周期。從式（410）可知，諧振電感 越大，負(fù)載電流 越大，越小，△D 越大，占空比丟失越嚴(yán)重。為了得到所要求的輸出電壓，必須減小變壓器初級與次級的匝比，但匝比的減小會帶來兩個問題：① 初級的電流增加，開關(guān)管的電流峰值亦增加，導(dǎo)通損耗隨之增大，② 次級的電壓峰值升高，對整流二極管的耐壓要求提高。因此，在電路仿真和實驗中，對換向電感調(diào)整時，在滿足零電壓轉(zhuǎn)換的前提下，應(yīng)盡量減小值，以避免占空比丟失太多，并照顧到電路其它性能的需要。為了減小占空比丟失也可將換向電感改為飽和電感。這樣，在輕載下，電感量較大，重載下電感量很小，可實現(xiàn)輕載下的零電壓開通，而重載時占空比丟失減小。圖41 相移脈寬調(diào)制零電壓開關(guān)全橋變換器的占空比丟失現(xiàn)象 電路實驗結(jié)果從式（48）,（49）,（410）與實現(xiàn)零電壓開通以及與占空比丟失有關(guān)的電路參數(shù)是諧振電感電壓，諧振電容Cr，變壓器的初次級匝比n，電源電壓，電路開關(guān)周期T等。其中起重要作用的諧振電感由變壓器初級漏感和換向電感Lc組成，諧振電容由場效應(yīng)管的輸出電容和變壓器的初級分布電容以及外接電容組成。而變壓器的初級漏感和分布電容與變壓器的制造上藝有關(guān)，同一型號的每個場效應(yīng)管的輸出電容也有差別，而且這些參數(shù)準(zhǔn)確測量和控制都不容易實現(xiàn)。因此，在電路完成詳細(xì)設(shè)計后，還需進(jìn)行實驗，并根據(jù)實驗結(jié)果調(diào)整某些電路參數(shù)，以使整個電路達(dá)到較高的技術(shù)指標(biāo)和較好的性能。在整機(jī)電路設(shè)計、電路實驗的基礎(chǔ)上，研制出新型高頻開關(guān)電源，實現(xiàn)了功率開關(guān)管的零電壓開通和近似零電壓關(guān)斷。監(jiān)控模塊實現(xiàn)了與計算機(jī)的連接。與原來的高頻開關(guān)電源比較，轉(zhuǎn)換效率明顯提高(提高4%)，功率開關(guān)管發(fā)熱顯著降低，可靠性提高，方便快捷，便于管理。完全滿足高頻開關(guān)電源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主要技術(shù)指標(biāo)均高于此標(biāo)準(zhǔn)。其主要技術(shù)指標(biāo)為: ①整流模塊容量:48V/25A4②輸出電壓: ③轉(zhuǎn)換效率: ≥93%(滿載) ≥91% (半載)④穩(wěn)壓精度: ≥177。%⑤開關(guān)頻率: 50KHz⑥衡量雜音: ＜1mV5 結(jié) 論本文在理論分析和電路實驗的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了電路主要參數(shù)， 設(shè)計了相移脈寬調(diào)制零電壓開關(guān)諧振（PS PWM ZVS）全橋變換器電路，實現(xiàn)了功率開關(guān)管的零電壓開通和近似零電壓關(guān)斷，轉(zhuǎn)換效率提高了4%，并顯著提高了整機(jī)可靠性，有效降低了電磁干擾。 本文以集成控制器UC3875芯片為核心，設(shè)計了相移脈寬調(diào)制控制電路，用于零電壓開關(guān)全橋變換器，通過電路實驗調(diào)整了穩(wěn)壓控制的RC網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化了一些電路參數(shù)，研制出高效率（達(dá)93%）、高穩(wěn)定度（177。%）、高可靠性的高頻開關(guān)整流模塊（48V/25A）。 本文研制了以MCS51單片機(jī)電路為核心的電源監(jiān)控模塊，用匯編語言編寫監(jiān)控模塊的檢測、控制主程序，實現(xiàn)了對交流、直流配電模塊和高頻開關(guān)整流模塊電壓電流等電路參數(shù)的實時檢測、顯示和控制，以及故障保護(hù)告警，保證了整機(jī)安全可靠工作。加以研究同時還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙信、遙測、遙控“三遙”功能，為今后發(fā)展圖像遠(yuǎn)程集中監(jiān)控提供了技術(shù)準(zhǔn)備。 在前述工作的基礎(chǔ)上，本文研制了新型高頻開關(guān)電源（交流配電模塊、 直流配電模塊，4只高頻開關(guān)整流模塊和監(jiān)控模塊置于同一機(jī)架內(nèi)），該高頻技術(shù)性能良好，工作穩(wěn)定，可靠性高，操作方便，可實現(xiàn)無人值守。致謝到今天為止，畢業(yè)設(shè)計已近尾聲，本畢業(yè)設(shè)計歷時近三個月，在這段時間里，有成功的喜悅，也有失敗的痛苦！，但是我仍想借此機(jī)會對關(guān)心和支持我的所有人表示感謝！首先我想感謝我的導(dǎo)師李凱南老師，本設(shè)計是在李凱南老師的親自指導(dǎo)下完成的，在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的這段時間里，只要我們有什么問題，他馬上就會想辦法為我們解決，是他引領(lǐng)我步入電氣設(shè)計的大門，引鄰我鍛煉自己分析問題與解決問題的能力。沒有他一直以來的悉心指導(dǎo)和無私關(guān)懷，單憑我自己的能力還不至于能在這么短時間內(nèi)完成本設(shè)計！在此向李老師致以我最誠摯的感激之情！四年來，我認(rèn)真地學(xué)習(xí)了專業(yè)課程基礎(chǔ)知識，具有一定的設(shè)計理論基礎(chǔ)和獨立設(shè)計能力，由于畢業(yè)設(shè)計的課題是和一種整體性的、系統(tǒng)性的設(shè)計，由于能力有限，經(jīng)常感到力不從心，因而這次設(shè)計在深度和廣度上都有一定的局限性，不過，我認(rèn)為還是提高了認(rèn)識，學(xué)習(xí)到了東西，所以我要感謝所有的任課老師，是您們的教育和培養(yǎng)，才使我學(xué)有所獲。大學(xué)生活即將結(jié)束，我感到自己樹立了正確的世界觀、人生觀、價值觀。在此，我要感謝學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)，是他們教會我做人的道理?；仡欉@四年多的學(xué)習(xí)和生活，還有許多的朋友和同學(xué)在各個方面給予了我很多的幫助和支持，讓我堅持到了最后，在此我要感謝所有關(guān)心和愛護(hù)我的人，今后我會繼續(xù)努力，不負(fù)大家的期望。 設(shè)計者：劉中輝 2006．5．10參 考 文 獻(xiàn)[1] 陳治明等. 電力電子技術(shù)的回顧與前瞻[J]. 電源技術(shù)應(yīng)用, :13. 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