【正文】 審核意見：審查結(jié)果： □ 通過 □ 完善后通過 □ 未通過 負(fù)責(zé)人簽字：年 月 日附錄2燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻綜述課題名稱：交錯雙管并聯(lián)正激變換器研究學(xué)院（系）：里仁學(xué)院年級專業(yè)：09級電氣工程及其自動化學(xué)生姓名：雒明浩指導(dǎo)教師：吳俊娟完成日期：20130323一、課題國內(nèi)外現(xiàn)狀國外研究動態(tài)：自20世紀(jì)50年代，美國宇航局以小型化重量輕為目標(biāo)而為搭載火箭開發(fā)首個開關(guān)電源以來，在半個多世紀(jì)的發(fā)展中，開關(guān)電源逐步取代了傳統(tǒng)技術(shù)制造的相控穩(wěn)壓電源，并廣泛應(yīng)用于電子整機設(shè)備中。第5—8周 針對UC3525芯片，了解其內(nèi)部原理，及各個管腳的功能，設(shè)計、計算電路有關(guān)參數(shù)。4. 分析仿真結(jié)果。DCDC開關(guān)變換器的輸出輸入電壓比Vo/Vi與占空比D有關(guān)，即Vo/Vi=f(D)。2. 了解UC3525芯片的使用要求和使用方法，設(shè)計、計算電路有關(guān)參數(shù) 控制電路采用美國Urtitrode公司的集成芯片UC3525，此芯片是電壓型芯片，可以外接一個運算放大器做電壓環(huán)，其內(nèi)部的運放用來做電流環(huán)，該芯片能提供近50%的脈寬控制；可設(shè)定死去時間，對稱性好；工作頻率可達400kHz；圖騰柱結(jié)構(gòu)輸出，輸出能力達500mA；內(nèi)帶2MHz帶寬的放大器；軟啟動功能；Shutdowm保護端功能。 研究步驟、方法及措施1. 查閱并消化理解資料，掌握交錯雙管正激變換器的基本工作原理 交錯雙管并聯(lián)正激變換器采用單端變換器的并聯(lián)交錯技術(shù)，以相位相差180176。同時，并聯(lián)結(jié)構(gòu)使每個并聯(lián)之路流過更小的功率，消除變換器的“熱點”，使熱分布均勻，提高可靠性。：交錯雙管并聯(lián)正激變換器通過兩路雙管正激變換器以相位相差180176。深入分析電壓型控制交錯雙管并聯(lián)正激DCDC變換器的工作原理，建立交錯并聯(lián)雙管正激式低壓大電流DCDC變換器的Pspice仿真模型,詳細(xì)論述交錯并聯(lián)雙管正激DCDC變換器的穩(wěn)態(tài)原理，按照變換器的實際工作情況，分析交錯雙管正激DCDC變換器斷續(xù)，臨界連續(xù)和連續(xù)的工作模式，并推導(dǎo)出雙管正激DCDC變換器的輸出外特性，并且從中得出此類變化器所擁有的一些優(yōu)點。 二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：交錯雙管并聯(lián)正激變換器采用單端變換器的并聯(lián)交錯技術(shù)，它可看作并聯(lián)技術(shù)的變化形式。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。國內(nèi)開關(guān)電源自主研發(fā)及生產(chǎn)廠家有300多家，形成規(guī)模的有十多家。目前國內(nèi)DC/DC模塊電源市場主要被國外品牌所占據(jù)，它們覆蓋了大功率模塊電源的大部分以及中小功率模塊電源一半的市場。單片開關(guān)電源具有高集成度、高性價比、最簡外圍電路、最佳性能指標(biāo)等特點，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。目前，單片開關(guān)電源已形成了幾十個系列、數(shù)百種產(chǎn)品。之后相繼推出TOPSwitch、TOPSwitchII、TOPSwitchFx、TOPSwitchGX、PeakSwitch、LinkSwitch等系列產(chǎn)品。第二個方向是實現(xiàn)中、小功率開關(guān)電源單片集成化。第一個方向是對開關(guān)電源的控制電路實現(xiàn)集成化。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。感謝一切我愛和愛我的朋友，他們是我生活和學(xué)習(xí)的動力。感謝所有在我求學(xué)路上關(guān)心我、幫助我的人。參考文獻 參考文獻[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)交錯式有源鉗位正激變換器研究》 ，航空時報，2000[3].王兆安，《電力電子技術(shù)》，機械工業(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，《電力拖動自動控制系統(tǒng)》，機械工業(yè)出版社，[6].陳敏，馬皓，徐德鴻，《變壓器勵磁電感對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)交錯式有源箝位正激變器研究》，航空時報，[9].穆新華，《交錯并聯(lián)式雙管正激變換器工作模式分析及系統(tǒng)設(shè)計》，中國電機工程學(xué)報，[10].《3KVA交錯并聯(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算機仿真》，1999[13]. , . 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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)計的這段日子里，導(dǎo)師的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，待人誠懇的態(tài)度將使我終生受益，時時激勵著我獨立思考，自己動手練習(xí)，奮發(fā)向上，在這里對您表示深深的謝意。總之,本次設(shè)計讓我受益匪淺,使我對這四年所學(xué)的知識又有了一次全新的認(rèn)識。其次由于采用的是交錯并聯(lián)結(jié)構(gòu)：，元件數(shù)量很少，附加損耗就少，變壓器的勵磁能量也返回給了輸入電源。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。并對其進行了電路原理分析，參數(shù)計算及其優(yōu)化，小信號模型分析和電路仿真，給出了工程設(shè)計方法。然后在其基礎(chǔ)上加一個電壓閉環(huán)進行仿真，得出的仿真結(jié)果也理論值相同，符合設(shè)計要求。 本章小結(jié)本章主要是利Pspice對本次所設(shè)計的電路進行仿真，驗證其原理的正確性。 為了驗證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在4ms處加入一個50V的輸入擾動信號，如圖511所示。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周期內(nèi)互補，由此可以說明兩路變壓器是交替工作的。圖58為變壓器副邊二極管DDD7的電流波形 圖58閉環(huán)仿真（DDD7）電流波形由圖58可以發(fā)現(xiàn)，D5和D6在一個周期內(nèi)交替工作，D7工作在死區(qū)時間內(nèi)，負(fù)載電流在死區(qū)時間內(nèi)，經(jīng)二極管D7續(xù)流。為清晰的表示幅值，對電感電流和負(fù)載電壓單獨仿真，圖56，圖57為單獨的負(fù)載電壓波形和電感電流波形。兩路雙管正激變換器的交錯并聯(lián)技術(shù)的電壓閉環(huán)仿真電路圖如圖54所示。圖53開環(huán)電路中驅(qū)動信號波形由于本次設(shè)計的題目是雙管正激變換器的交錯并聯(lián)技術(shù)，要想實現(xiàn)它的交錯并聯(lián)，也就是要有兩路相互獨立的輸出，這兩路各自獨立，給每一路一個驅(qū)動脈沖，都能給負(fù)載供能，而且既然是交錯并聯(lián)，就說明這相互獨立的兩路應(yīng)該不能同時被觸發(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)動脈沖波形，可以明顯發(fā)現(xiàn)兩路驅(qū)動脈沖在一個周期內(nèi)互補，以實現(xiàn)兩路變換器交替工作的要求。下半部分是電感電流的波形，,在25A~40A這個范圍內(nèi)穩(wěn)定波動?！?】 開環(huán)仿真及其結(jié)果分析雙管正激變換器交錯并聯(lián)技術(shù)的開環(huán)仿真電路圖如圖51所示，根據(jù)公式 得 得到的仿真波形驗證了設(shè)計電路的正確性。但是，仿真存在一個可信度的問題，仿真的結(jié)果并不能十分完美的反應(yīng)實際情況。三極點的補償網(wǎng)絡(luò)，并依據(jù)主電路的參數(shù)計算了補償網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，建立了閉環(huán)電路拓?fù)?。原始回路增益函?shù)其中，則可得取交越頻率=1/5=10KHz,則可求得原始回路函數(shù)在的增益為則可求得補償網(wǎng)絡(luò)的增益為幅頻特性的轉(zhuǎn)折頻率補償網(wǎng)絡(luò)函數(shù)兩個零點頻率設(shè)計為原始回路函數(shù)兩個極點頻率的1/2，即則可求得在零點與之間的增益為至此可以求出補償網(wǎng)絡(luò)的電阻值和電容值。由于補償后系統(tǒng)的位于的零點與極點，于是可求出在零點與之間的增益為 （433） （434）有以下公式可以求出補償網(wǎng)絡(luò)各元件參數(shù)：首先設(shè)定R2的值， （435） （436） （437） （438） （439）補償網(wǎng)絡(luò)電路的實現(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，利用外加的運算放大器加RC無源元件構(gòu)成補償網(wǎng)絡(luò)電路。若原始回路中函數(shù)有兩個相近的極點，極點頻率，可將補償網(wǎng)絡(luò)兩個零點頻率設(shè)計為原始回路函數(shù)兩個相近極點頻率的1/2，即 （432）如果原始回路函數(shù)沒有零點，則可以將補償網(wǎng)絡(luò)的兩個極點設(shè)定為==（1~3），以減小輸出的高頻開關(guān)紋波。圖41補償網(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）一般將補償網(wǎng)絡(luò)的增益交越頻率設(shè)定在補償網(wǎng)絡(luò)的與之間。 補償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計圖41所示為一種有源超前—滯后補償網(wǎng)絡(luò)，其傳遞函數(shù)為 （425）有源超前—滯后補償網(wǎng)絡(luò)有兩個零點，三個極點。假設(shè)電感電流連續(xù)，則Ton 時間內(nèi)，電感電流線性增加， （41） （42）T 時間內(nèi)，電感電流線性減小 （43） （44）以IL、Vc為狀態(tài)變量，分別列出Ton、Toff時間內(nèi)狀態(tài)方程表達式?！?】圖42BUCK電路原理圖為了獲得 Buck 開關(guān)變換器的基本工作特性而又簡化分析，假定電路工作在理想狀態(tài)下。在 Buck 變換器的基礎(chǔ)上添加一個變壓器以實現(xiàn)電氣隔離和能量傳輸即可得到正激變換器。最后還對主功率管的驅(qū)動電路進行了分析，并確定出了主功率管的驅(qū)動電路。由于隔直電容C的作用可以在關(guān)斷所驅(qū)動的管子時提供一個負(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。穩(wěn)壓二極管DD2和DD4目的是防止MOSFET正負(fù)驅(qū)動電壓過高損壞管子。3)為了提高MOS管的關(guān)斷耐壓和抑制干擾的能力，開關(guān)管關(guān)斷時在其柵源間加負(fù)電壓。設(shè)計時應(yīng)考慮：1)由于雙管正激電路結(jié)構(gòu)上的需要，兩個主功率管必須電氣隔離，因此采取了如圖所示的隔離驅(qū)動電路。正常時，LM31l的輸出為高電平，當(dāng)檢測到脈沖電壓的峰值超過基準(zhǔn)電壓時，輸出低電平，這個信號傳給后接的保護、鎖定電路進行過流保護。電容CC2用于吸收高頻振蕩尖峰。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，副邊電流為Is=Ids/N，Is在檢測電阻RR6上建立電壓，Urs=Isr/N(R5=R6=R)，原邊電流降到0時磁場儲能通過擊穿二極管去磁。 這里我們采用了脈沖電流互感器，套在功率MOSFET的漏極引線上，線上流過的電流是漏極電流Ids?；魻栯娏鱾鞲衅魇潜容^理想的快速電流檢測器件，但價格較貴限制了它的應(yīng)用。目前可行的電流取樣器件有，無感電阻、霍爾電流傳感器、普通的電流互感器。圖31UC3525外圍電路圖32過電流保護電路圖3—2是原邊電流取樣電路。要正常實現(xiàn)保護功能。軟啟動端可以減小功率管的開機沖擊，避免變壓器的雙倍磁通效應(yīng)。軟啟動時間為：軟啟動端電平拉低后驅(qū)動信號為零。由于雙管正激變換器無直通現(xiàn)象，為了提高系統(tǒng)的動態(tài)相應(yīng)，可以盡量增大最大占空比，因此在設(shè)計時，將死區(qū)設(shè)置電阻Rd定位0。頻率由6腳與5腳值決定。UC3525能提供接近50%的脈寬控制，可設(shè)定死區(qū)時間，對稱性好，工作頻率可達400kHz，圖騰柱結(jié)構(gòu)輸出，輸出能力達500mA，內(nèi)帶2MHz帶寬的放大器，軟啟動功能，Shutdowm保護端功能。流過該