【正文】 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損耗可能會熱擊穿二極管，選取兩個IXYS公司的DSEl30—06二極管串聯(lián)。 流過整流管電流的瞬時值是流過開關(guān)管電流瞬時值的兩倍，則流 過整流管的最大電流為 I=2Iq=承受的最大電壓也為615V，選取DSEl30—12二極管。 根據(jù)整流后的最高輸入電壓為615V,選取耐壓為800V的MOSFET。 a、濾波電感根據(jù)公式 （34）其中R為5，=1對應(yīng)電感電流的臨界點，=50KHZ，求得L=130uH。 由公式： （31）可得變壓器原副邊變比K=N1:N2=，考慮到實際電路中會有一定的占空比丟失，取變比K為2?！?】a、占空比和變壓器變比的確定控制芯片選用UC3525，開關(guān)頻率設(shè)計在50K。 主電路參數(shù)設(shè)計時，考慮穩(wěn)態(tài)時各元器件的電壓電流關(guān)系?？紤]到逆變器自身損耗，將該DC/DC變換器平均輸出功率定為3300W，最大瞬時功率定為6300W。第3章 電路參數(shù)設(shè)計 第3章 電路參數(shù)設(shè)計 設(shè)計的技術(shù)指標 交流電壓：380V177。②變壓器的磁化過程。由于這部分相對簡單，這里只是將半導體器件的電壓電流應(yīng)力和輸入輸出電壓的關(guān)系列出。③并聯(lián)結(jié)構(gòu)可以使每個并聯(lián)支路流過更小的功率，消除變換器的“熱點”，使熱分布均勻，提高可靠性。而且，兩路交錯并聯(lián)雙管正激變換器相對于單路雙管正激變換器，具有以下優(yōu)點：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，同時輸入電流脈動頻率提高一倍，減小了輸入濾波器的體積，從而進一步減小整機的體積。【8】從以上分析可見，雙路交錯并聯(lián)雙管正激DC/DC變換器交替工作，向副邊傳輸能量，通過二極管DD2或DD4向電源回饋能量，實現(xiàn)鐵芯磁復位，電路結(jié)構(gòu)簡潔。，4的驅(qū)動脈沖為高電平，4開通，開始工作與下半周期，兩路雙管正激變換器互換工作狀態(tài)，重復前半周期的工作過程。DD2開通，T1的磁化電流通過DD2續(xù)流，線性減小，回饋電源。開關(guān)管2的驅(qū)動脈沖變?yōu)榈碗娖剑?關(guān)斷，T1磁化電流從正向最大值線性下降。D7關(guān)斷，D5導通，電源通過T1給副邊傳輸能量，T1磁化電流從零線性上升。負載電流Io通過D7續(xù)流，DD4導通，磁化電流減小，變壓器T2實現(xiàn)鐵心磁復位。分析前做如下一些假設(shè)：① 所有開關(guān)管，二極管均視為理想器件；② L足夠大，在一個開關(guān)周期中，其電流基本保持不變，這樣L和C以及負載電阻可以看成是一個電流為I0的恒流源。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被續(xù)流二極管短路，造成共用一個電感的交錯并聯(lián)雙管正激變換器的變壓器磁化曲線會運動到第三象限。⑤原邊續(xù)流二極管的電壓電流應(yīng)力流過該二極管的電流是變壓器磁化電流，其上的電壓是輸入電壓。② 關(guān)管的電壓電流應(yīng)力當開關(guān)管關(guān)斷時，開關(guān)管上的電壓是輸入電壓Vi，當開關(guān)管導通時，流過開關(guān)管的電流是經(jīng)變壓器變換后的負載電流，其有效值是③副邊整流管的電壓電流應(yīng)力流過整流管電流的有效值 對于兩路共用一個電感的拓撲來說，副邊整流二極管的電壓應(yīng)力是變壓器副邊電壓的兩倍。 DD2與副邊拓撲構(gòu)成一路雙管正激變換器，DD4與副邊拓撲構(gòu)成另一路雙管正激變換器，DD6分別為這兩路變換器的副邊整流二極管，D7為兩路空用的續(xù)流管，L、C分別為輸出濾波電感和濾波電容。②變壓器的磁化過程，由于交錯并聯(lián)雙管正激變換器的變壓器有個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過程，因此這里單獨對變壓器的磁化過程進行了詳細的分析。由于這部分相對簡單，這里只是將半導體器件的電壓電流應(yīng)力和輸入輸出電壓的關(guān)系列出。通過對它們性能的優(yōu)越性進行比較，綜合考慮各種因數(shù)，最終決定選用交錯并聯(lián)雙管正激變換器?！?】 本章小結(jié)本章首先對幾種常見的DC/DC變換器的拓撲結(jié)構(gòu)的工作原理進行分析，并列舉出了各自的優(yōu)缺點。兩路雙管正激變換器相當于一個全橋電路，所用的器件數(shù)量基本相同，但是交錯并聯(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)動復雜等缺點。 ③ 每個并聯(lián)支路流過更小的功率，消除變換器的“熱點”，使熱分布均勻，減輕了散熱設(shè)計的難度。與雙管正激變換器相比，正激變換器的交錯并聯(lián)具有許多優(yōu)點：① 在同樣工作頻率下，與雙管正激變換器相比，輸出濾波電感上電壓的頻率提高了一倍，減小了輸出濾波電感的體積。兩路正激變換器以相位相差180176?！?】7）交錯并聯(lián)雙管正激變換器圖17交錯并聯(lián)雙管正激變換器如圖17所示：、QDD2與副邊拓撲構(gòu)成一路雙管正激變換器，DD4與副邊拓撲構(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。雙管正激變換器技術(shù)成熟，在中等功率場合得到了廣泛的應(yīng)用。雙管正激變換器的優(yōu)點：① 電路結(jié)構(gòu)簡潔，通過兩個二極管來提供勵磁電流回路，實現(xiàn)鐵芯磁復位，去除了復雜的磁復位電路，與開關(guān)管串聯(lián)的二極管將開關(guān)管的電壓箝位在輸入電壓，同時為變壓器的勵磁電流提供回路，勵磁能量回饋給電源，減小了損耗，功率管只承受輸入直流母線電壓，電壓應(yīng)力低?！?】6）雙管正激變換器圖16雙管正激變換器如圖16所示，S1和S2同時導通同時關(guān)斷，當S1和S2導通時，輸入直流母線電壓加在變壓器原邊繞組上，向副邊傳輸能量，當S1和S2關(guān)斷后，Dlamp。功率管承受電源電壓，流過一倍輸入電流。變壓器鐵芯不存在直流偏磁現(xiàn)象，功率管承受電源電壓，流過兩倍的輸入電流，適合高壓中功率場合。另外，變壓器繞組必須緊密耦合，以減小漏感，從而降低功率管的關(guān)斷電壓尖峰，這增大了變壓器繞制工藝的要求以及對所用功率器件電壓定額的要求。從輸出端看，反激變換器是電流源，功率管每開通一次，就要往輸出端傳送能量，因此輸出端不能開路。這種變換器必須采取附加復位電路來實現(xiàn)變壓器鐵芯磁復位，除有源箝位等少數(shù)幾種磁復位方式外，其它的多種復位方式拓撲一般都存在以下缺陷：變壓器鐵芯單向磁化，利用率低，主功率管承受兩倍左右的輸入電壓。而且隨著電力電子新技術(shù)產(chǎn)品的“四化”發(fā)展方向：應(yīng)用技術(shù)的高頻化，硬件結(jié)構(gòu)的模塊化，軟件控制的數(shù)字化，產(chǎn)品性能的綠色化，新一代開關(guān)電源產(chǎn)品的技術(shù)含量將在原有基礎(chǔ)上進一步提高，更加成熟、經(jīng)濟、實用、可靠，從而更好的服務(wù)于國民經(jīng)濟的各個相關(guān)行業(yè)，提供高品質(zhì)的電能。正是基于開關(guān)電源相對于傳統(tǒng)相控和線性電源的優(yōu)勢，很多相關(guān)單位和部門都將面臨著傳統(tǒng)電源的改造和改進工作。開關(guān)穩(wěn)壓電路一般都具有自動保護電路。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。因此開關(guān)穩(wěn)壓電源適用于電網(wǎng)電壓波動很大的地區(qū)。當開關(guān)穩(wěn)壓電源輸入的交流電壓在150~250范圍內(nèi)變化時，都能達到很好的穩(wěn)壓效果，輸出電壓的變化在2%以下。而且功耗小使得機內(nèi)溫升低，周圍元件不會因長期工作在高溫環(huán)境下而損壞，有利于提高整機的可靠性和穩(wěn)定性。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。開關(guān)穩(wěn)壓電源調(diào)整開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)。 交錯并聯(lián)雙管正激變換器研究畢業(yè)論文目 錄摘要 IAbstract II第1章 緒論 1 課題背景 1 DC/DC變換器常用拓撲介紹 2 本章小結(jié) 6第2章 主電路工作原理分析 7 7 8 10 10第3章 電路參數(shù)設(shè)計 11 設(shè)計的技術(shù)指標 11 主電路關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計 11 控制電路關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計 13 本章小結(jié) 16第4章 主電路小信號模型分析和補償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 17 正激變換器小信號模型推導與分析 17 補償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 20 補償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計算 22 本章小結(jié) 24第5章 仿真分析 25 仿真的目的、意義與可信度 25 開環(huán)仿真及其結(jié)果分析 25 閉環(huán)仿真及其結(jié)果分析 27 本章小結(jié) 31結(jié)論 32參考文獻 33致謝 34附錄1 35附錄2 41附錄3 46附錄4 54附錄5 60I第1章 緒論 第1章 緒論 課題背景開關(guān)電源以其很多顯著的優(yōu)點正被越來越廣泛的應(yīng)用于國民生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。這些優(yōu)點體現(xiàn)于以下幾個方面：①效率高。在截止期間，開關(guān)管無電流，因此不消耗功率，可大大提高效率，通常可達到80%以上。②由于開關(guān)管在開關(guān)狀態(tài)，功率消耗小，不需要采用大散熱器。③穩(wěn)壓范圍寬。而且在輸入電壓發(fā)生變化時，始終能保持穩(wěn)壓電路的高效率。④體積小重量輕。⑤安全可靠。當穩(wěn)壓電路、高壓電路、負載等出現(xiàn)故障或短路時，能自動切斷電源，保護功能靈敏可靠。開關(guān)電源市場比較樂觀。【10】1）正激變換器圖11正激變換器如圖11所示，電路結(jié)構(gòu)簡單，是中小功率場合常用的拓撲方案?！?】2)反激變換器圖12反激變換器如圖12所示，其電路形式與正激變換器相似，只是變壓器的接法和作用不同。3）推挽變換器圖13推挽變換器如圖13所示，電路結(jié)構(gòu)簡單，變壓器鐵芯雙向磁化，當一臺正激變換器不工作時，濾波電感能量可以通過另一臺正激變換器的二次側(cè)回路向負載釋放，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稱性，否則容易引起直流偏磁導致鐵芯飽和?！?】4）半橋變換器圖14半橋變換器如圖14所示，鐵芯雙向磁化，利用率高。5）全橋變換器圖15全橋變換器如圖15所示，鐵芯雙向磁化，利用率高，易采用軟開關(guān)工作方式。但全橋變換器功率器件較多，控制及驅(qū)動較復雜，并且變壓器鐵芯存在直流偏磁現(xiàn)象，橋臂存在直通現(xiàn)象，比較適合大功率場合。D2導通，磁化能量回饋電源。② 相對于半橋變換器或全橋變換器而言，雙管正激變換器的每一個橋臂均由一個開關(guān)管和一個二極管串聯(lián)組成，不存在橋臂直通現(xiàn)象，可靠性高。但雙管正激變換器存在缺點：，變壓器工作于磁化曲線的第一象限，磁芯利用率低，而且在同一條件下與全橋相比，輸出濾波電感的體積也較大。，經(jīng)過短暫的死區(qū)時間，負載電流經(jīng)二極管D7續(xù)流，變壓器磁化電流逐漸減小為零，實現(xiàn)鐵芯磁復位，能量回饋電源，然后另一路變換器開始工作，另一組變壓器的勵磁電流逐漸增大，然后重復之前過程。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。 ② 副邊整流側(cè)電壓的等效占空比增加一倍，提高了電路的響應(yīng)，并有利于驅(qū)動電路的設(shè)計，在同樣輸出電壓的情況下，整流側(cè)峰值電壓減小一半，續(xù)流時間減小，有利于續(xù)流管的選擇。④ 輸入電流脈動頻率提高一倍，減小了輸入濾波器的體積，從而進一步減小整機的體積。 基于對以上幾種常用隔離式DC/DC電路拓撲的分析，根據(jù)380VAC三相交流輸入，輸出平均功率3KVA的技術(shù)指標，本次設(shè)計選擇交錯并聯(lián)雙管正激變換器。然后又進一步講述了交錯并聯(lián)雙管正激變換器的工作原理及其優(yōu)缺點。69 第2章 主電路工作原理分析 第2章 主電路工作原理分析本章主要從兩個方面方分析交錯并聯(lián)雙管正激變換器穩(wěn)態(tài)工作原理：①變換器輸入輸出的基本關(guān)系以及電路中各個器件的電壓電流應(yīng)力關(guān)系。這部分的工作主要是為第三章功率電路各器件的設(shè)計選取提供依據(jù)。 為方便論述，將第一章交錯并聯(lián)雙管正激變換器的主電路再畫在這里，如圖21所示。圖21交錯并聯(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）。 ④副邊續(xù)流管的電壓電流應(yīng)力流過續(xù)流管電流的有效值為副邊續(xù)流二極管的電壓應(yīng)力是變壓器副邊電壓。對于共用一個電感的交錯并聯(lián)雙管正激變換器來說，其磁化曲線不象單路雙管正激變換器是第一象限單向磁化的，而是會運動到第三象限?！?】下面依據(jù)圖22所示的電壓電流原理波形，對這個過程進行簡要的分析。圖22半導體器件的電壓電流原理圖在t0時刻前，DD2上電壓均為（1/2）Vin，4上電壓均為Vin。t0時刻，2開通，DD4仍截止，DD4仍導通，T2勵磁電流繼續(xù)通過DD4續(xù)流，線性減小，回饋電源。，勵磁電流為零，DD4自然關(guān)斷。D5關(guān)斷，D7開通，負載電流I0經(jīng)D7續(xù)流。2承受的電壓為Ui。：以T1為例，當2關(guān)斷后，由于變壓器的原邊、副邊均有剩磁，所以流過原副邊的電流不能突變?yōu)榱?，原邊電流?jīng)續(xù)流二極管DD2續(xù)流，并逐漸減小，復邊電流經(jīng)D5續(xù)流，電感電流經(jīng)D7續(xù)流，此時二極管DD7均導通，使變壓器副邊短路，副邊電壓為零，由于變壓器的箝位作用，使原邊電壓為零，原邊電流迅速減小為零，實現(xiàn)變壓器復位。并且主功率管關(guān)斷期間只承受電源電壓，這樣就可以選用高速的MOS管，從