【正文】 管短路故障、輸入過壓故障、變壓器原邊過流故障等。 9 腳附近并接較小容量的解耦電容，濾除圖騰柱產(chǎn)生的諧波， 以免影響系統(tǒng)的正常工作。 T T2 是脈沖電流互 感器， 它們在電路中交替工作用來檢測功 率 M0SFET 漏極流過的電流波形。 無感電阻是采用無感繞法的低值電阻，盡管用法簡單， 但會造成明顯的附加壓降和損耗。 普通的電流傳感器存在帶寬限制以及輸出信號失真等問題。引線相當于脈沖電流互感器的原邊， 匝數(shù)為 1 匝， 磁環(huán)如果繞了 N 匝， 則原副邊匝比為 1/N。電容 C C2 用于吸收高頻振蕩尖峰。正常時， LM31l 的輸出為高電平，當檢測到脈沖電壓的峰值超過基準電壓時，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。設計時應考慮： 1)由于雙管正激電路結構上的需要，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動電路。 3)為了提高 MOS 管的關斷耐壓和抑制干擾的能力， 開關管關斷時在其柵源間 加負電壓。穩(wěn)壓二極管 D D2 和 D D4 目的是防止 MOSFET正負驅動電壓過高損壞管子。由于隔直電容 C 的作用可以在關斷所驅動的管子時提供一個負壓，從而加速了功率管的關斷， 因此有較高的抗干擾能力。最后還對主功率管的驅動電路進行了分析，并確定出了主功率管的驅動電 路。在 Buck 變換器的基礎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。 【 9】 VinTLDC R 圖 42BUCK 電路原理圖 為了獲得 Buck 開關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。假設電感電流連續(xù)，則 Ton 時間內(nèi)，電感電流線性增加， L in odiL U Udt ?? （ 41） ccLdu uCidt R?? （ 42） T 時間內(nèi)，電感電流線性減小 L odiLUdt ?? （ 43） ccLdu uCidt R?? （ 44） 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 18 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。39。12()y dC d C x?? （ 414） 式中 39。39。 39。 39。39。39。1 2,A dA d A?? ， 39。12C dC d C??，因此上兩式可以化簡為 ： ? ?1 2 1 2? ?? ? ( ) ( )ssdx A x B u A A x B B u ddt ? ? ? ? ? ? （ 418） 12 ?? ? ()y Cx C C xd? ? ? （ 419） 上兩式即為動態(tài)低頻小信號狀態(tài)平均方程，是一個線性非時變方程，將它進行拉氏變換，轉至 S 域 ： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 2 1 2 ?? ? ? ( ) ( )sssx s A x s B u s A A x B B u d s? ? ? ? ? ? （ 420） ? ? ? ? ? ?12 ?? ? ()y s Cx s C C x d s? ? ? （ 421） 求解得， ? ? ? ? ? ? ? ?11 1 2 1 2 ?? ?( ) ( ) ( ) ( )ssx s sI A B u s sI A A A x B B u d s??? ? ? ? ? ? ? （ 422） 將此式展開得， ? ?? ?ciLsuuDsi u dL L L? ? ? ? ? ?? cLc uisu C RC?? ? 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 20 ?? ? ?s L Li Di i d?? 將其轉化為等效電路形式為下圖所示： ? (s)su+ 1 : DLRC?iV dD?Lid0? ( s)V+圖 44 連續(xù)工作模式下正激變換器小信號模型 則由上圖知正激變換器的動態(tài)小信號傳遞函數(shù)為 ： 02? 0?? 1s dV nDLV S L C SR?? ?? （ 423） 002? 0? 1? 1sVVV LnDd S L C SR? ? ?? （ 424） 上式 又被稱為控制到輸出的傳遞函數(shù)， 上 式 中的 n 為變壓器變比 N2/N1。 零點： 第 4章 主電路小信號模型分析和補償網(wǎng)絡設計 21 1121122ZZ wf RC???? （ 426） 221 3 3 1 3112 2 ( R R ) C 2ZZ wf RC? ? ?? ? ?? （ 427） 極點： 1 0Pf? (原點 ) 2233122PP wf RC???? （ 428） 332 1 2 221211222PPwf R C CRCCC???? ? ?? （ 429） 這里 R3R1， C2C1。 理論上補償后的 回路 函數(shù)的增益交越頻率 gf 可設定為開關頻率的 1/2，但是考慮抑制輸出開關紋波，增益的交越頻率 gf 以小于 1/5 的開關頻率 sf 較為恰當。 至此，補償網(wǎng)絡的零點和極點的位置可以確定。 【 5】 補償網(wǎng)絡參數(shù)計算 交錯并聯(lián)雙管正激變換器其等效占空比為 2D， 根據(jù)式（ 424） 可得其傳遞函數(shù)為 21( s ) 21Ovd VG LDs s L CR? ?? 第 4章 主電路小信號模型分析和補償網(wǎng)絡設計 23 其中 VO為負載輸出電壓， D 為單路占空比， L 為主電路濾波電感值， C 為濾波電容值， R 為負載電阻值。 根據(jù)式（ 435） ~（ 439），可 設 R2=10K， 423 2 1 1 0 1407 1 .3 2 5RR AV ?? ? ? ? 1 41211 0 .0 1 92 2 3 .1 4 8 3 4 .7 1 1 0ZCufR?? ? ?? ? ? ? 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 24 2 443211 3202 2 3 .1 4 5 1 0 1 1 0PCpfR?? ? ?? ? ? ? ? 3 2311 0 . 0 2 22 2 3 . 1 4 1 6 6 9 1 4 0PCufR?? ? ?? ? ? 1 72311 8 . 62 2 3 . 1 4 8 3 4 . 7 2 . 2 1 0ZRKfC? ?? ? ?? ? ? ? 依據(jù)補償網(wǎng)絡和主電路可 以建立閉環(huán)電路拓撲如下： Q 1Q 2Q 3Q 4D 1D 2D 3D 4T 1T 2D 5D 6D 7LC RVrefRaRbQ 1 、 Q 2Q 3 、 Q 4ViRrC 2C 1 R 2C 3R 3R 1Rr圖 45 閉環(huán)電原理圖 本章小結 ，并對其進行了分析，推導出了正激變換器的傳遞函數(shù)。第 5章 仿真分析 25 第 5章 仿真分析 仿真的目的、意義與可信度 仿真是科技開發(fā)的一個重要環(huán)節(jié)，仿真的目的在于建立一個模擬的實驗環(huán)境，提供一種高效的計算乃至是分析手段， 從 而減小開發(fā)過程中的盲目性，縮短開發(fā)周期。這主要取決于兩個方面 ： 一是方針手段有限， 軟件反應電路模型的能力有限及計算方法不是很完善 ； 二是仿真中的電路模型無法真實反映實際電路 。其仿真波形如圖 52 所示 . 圖 51 開環(huán)仿真電路圖 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 26 圖 52 開環(huán)仿真波形 上半部分得到的是輸出電壓的波形， 經(jīng)過 之后完全穩(wěn)定在 160V,與 理論上應該計算得到的輸出電壓基本相同。故由此可說明交錯并聯(lián)雙管正激變換器開環(huán)時的原理和參數(shù)的正確性。 閉環(huán)仿真及其結果分析 本次設計中，采用電壓單閉環(huán)控制，對負載電壓進行采樣作為采樣電壓與基準電壓進行比較，產(chǎn)生差分信 號，然后與三角波進行疊加，產(chǎn)生 PWM脈沖信號，構成閉環(huán)控制 。 圖 54 閉環(huán)仿真電路圖 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 28 圖 55 閉環(huán)仿真負載電壓，電感電流波形 上半部分為輸出負載電壓波形，經(jīng)過 3ms 達到穩(wěn)定，下半部分為電感電流波形，經(jīng)過 2ms 達到穩(wěn)定。 圖 56 閉環(huán)仿真負載電壓波形 第 5章 仿真分析 29 圖 57 閉環(huán)仿真 電感電流 波形 由圖 56 和圖 57 可以明顯發(fā)現(xiàn)經(jīng)過負載 電壓波形經(jīng)過 3ms 后，穩(wěn)定在180V，電感電流經(jīng) 后達到穩(wěn)定，在 37V~40V 之間波動，紋波系數(shù)很小。 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 30 如 圖 59 所示 為閉環(huán)產(chǎn)生的 PWM 驅動脈沖 圖 58 閉環(huán)仿真驅動脈沖波形 圖 59 就是這兩路的觸發(fā) 脈沖，從上圖可明顯看出來，這兩路觸發(fā)脈沖是相互獨立，交替被觸發(fā)的，與設 計要求相符合。 圖中負電壓的部分體現(xiàn)了一路變換器的開關管斷開后，其變壓器副邊對原邊的鉗位作用。 圖 511 加入擾動后的輸出負載電壓波形 由圖 511 可以明顯發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)穩(wěn)定后，在 4ms 處加入擾動信號后，經(jīng)過 ，系統(tǒng)重新達到穩(wěn)定 狀態(tài)，從而證明本次設計的閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。首先對交錯并聯(lián)雙管正激變換器的主電路進行開環(huán)仿真 ， 開環(huán)仿真時直接給主功率管一個 PWM 驅動信號 ， 看其仿真得到的輸出電壓是否滿足理論值 ,并觀察電感電流是否在所要求的范圍內(nèi)穩(wěn)定波動 ， 最后得到仿真結果與理論值大體相同 ， 驗證了主電路原理及參數(shù)的正確性。 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 32 結論 本次設計的題目是單端正激變換器交錯并聯(lián)技術 ，通過對其技術指標 的分析， 選擇了適合高壓輸入、大功率輸出的高效率 DC/DC 拓撲 — 交錯并聯(lián)雙管正激變換器。最后， 通過實驗結果論證了交錯并聯(lián)雙管正激變換器具有高效、可靠的優(yōu)點。這樣開關管的導通損耗，磁性元件的內(nèi)阻造成的損耗，二極管的導通損耗， 輸出濾波電容的等效串聯(lián)電阻上的損耗等等各種損耗都不大。 (除了變壓器副邊續(xù)流二極管 )的工作條件， 提高了占空比的有效值。由于本人知識水平有限 ,設計中肯定還存在一些欠缺 ,還望老師多多指正 。 同時還要感謝同班的各位同學，是他們使我的生活充滿樂趣， 使我有一個和睦的生活、好的學習環(huán)境。感謝他們在我多年求學生涯中承受了各種的壓力，付出了最真摯的愛。 附錄 35 附錄 1 燕 山 大 學 本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 課題名稱： 交錯雙管并聯(lián)正激變換器研究 學院（系）： 里仁學院 年級專業(yè)： 09 級電氣工程及其自動化 學生姓名： 雒明浩 指導教師： 吳俊娟 完成日期： 20210324 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 36 一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義 國外研究動態(tài)： 自 20 世紀 50 年代，美國宇航局以小型化重量輕為目標而為搭載火箭開發(fā)首個開關電源以來，在半個多世紀的發(fā)展中，開關電源逐步取代了傳統(tǒng)技術制造的相控穩(wěn)壓電源，并廣泛應用于電子整機設備中。近 20 年來，集成開關電源沿兩個方向發(fā)展。近些年來，國外研制出開關頻率達 1MHz 的高速 PWM、PF