学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于半桥谐振电路的医疗电源的设计

作　者: 闻伟
导　师: 王毅
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 医疗电源 LLC谐振变换器 PFC补偿电路同步整流
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 70次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着医疗电子设备的迅猛发展,医疗电源的应用越来越广泛。同时,医疗电源特殊的应用场合对其性能和可靠性提出了较高要求。特别是在纹波,漏电流,电磁兼容性等方面,要求往往比一般电源更高。对于可靠性的要求则更是多方面的,目前医疗电源仍然存在一些影响稳定性和可靠性的问题,比如死区时间不易实现最优控制、软启动不足,密勒效应等。本文对部分问题进行了分析与研究。首先,基于基波分析法(FHA)建立了LLC谐振变换器稳态模型,同时得到其直流增益特性。在此基础上对LLC谐振变换器在不同工作频率范围的工作状态进行了简要分析。针对一次侧MOS管驱动信号死区时间进行了详细分析。对于最佳死区时间控制来说,传统自适应控制结构简单,具有滞后性的特点。另一种方法是基于谐振电流的死区时间控制。该方法对所需死区时间进行预估计算,具有超前性,但结构复杂。其次,本文对APFC补偿电路提出一种改进方法。本文中样机运用传统的补偿电路存在开机瞬间软启动时间不足,伴随产生啸叫声的问题。这种问题在一定程度上降低了医疗电源的可靠性。改进型补偿电路能够快速将补偿电压提升到稳态水平,增加软启动时间,很好地解决了开机过压保护问题。改进的电路中还加入了欠压放电通道支路,保证欠压较大时,补偿电压能够迅速降低,从而稳定输出电压。样机试验很好地证明了方案可行性。再次,本文对电源中DC-DC部分进行主要参数设计,力求达到医疗电源对于稳态和动态性能的要求。首先确定变换器的工作频率范围、谐振电感、滤波电容等基本参数。其次,在LLC小信号模型的基础上,从闭环控制的角度对整个DC-DC进行稳态和动态分析,选择Ⅲ型网络作为反馈网络。同时,进行仿真分析得到初步参数,再经过样机调试得到最终参数,达到良好效果。最后,针对传统的外驱动同步整流关断时整流电流过大的情况,本文从提高效率的角度进行了优化。通过加入延时电路,使得整流管产生延时关断,减小体内二极管导通时间。经过仿真分析,得到较好效果。同时,针对样机中出现的密勒效应,本文用改进型的钳位电路进行抑制。仿真分析与样机试验得到预期效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9
  1.2 国内外医疗电源的发展现状  9-11
  1.3 医疗电源中常用的谐振变换器  11-14
    1.3.1 串联谐振变换器  11-12
    1.3.2 并联谐振变换器  12-13
    1.3.3 串并联谐振变换器  13
    1.3.4 LLC 谐振变换器  13-14
  1.4 本文的主要研究内容  14-15
第2章 LLC 谐振变换器原理分析  15-25
  2.1 引言  15
  2.2 LLC 谐振变换器稳态模型  15-16
  2.3 LLC 谐振变换器的直流增益特性  16-17
  2.4 LLC 谐振变换器的工作区域与状态  17-19
    2.4.1 在区域1 时的工作状态  18
    2.4.2 在区域2 时的工作状态  18-19
  2.5 驱动信号最佳死区时间控制策略  19-24
    2.5.1 驱动信号死区时间分析  19-21
    2.5.2 传统自适应死区时间控制  21-22
    2.5.3 基于谐振电流的死区时间控制  22-24
  2.6 本章小结  24-25
第3章 APFC 电路设计  25-37
  3.1 引言  25
  3.2 BOOST APFC 主要电路参数设计  25-30
    3.2.1 电感L_b 值的确定  25-29
    3.2.2 输出滤波电容值的确定  29-30
  3.3 实验结果与分析  30-32
  3.4 改进型PFC 补偿电路  32-36
    3.4.1 问题分析  32-34
    3.4.2 改进电路原理分析  34-35
    3.4.3 参数设计  35
    3.4.4 试验结果与分析  35-36
  3.5 本章小结  36-37
第4章 LLC 的DC-DC 电路设计  37-49
  4.1 引言  37
  4.2 主要参数设计  37-42
    4.2.1 确定最小工作频率  37-39
    4.2.2 谐振网络参数设计  39-40
    4.2.3 变压器设计  40-42
  4.3 LLC 的小信号模型传递函数  42-43
  4.4 环路补偿设计  43-46
    4.4.1 Ⅱ型补偿网络控制  44-45
    4.4.2 Ⅲ型补偿网络控制  45-46
  4.5 样机试验结果及分析  46-48
    4.5.1 谐振网络与输出电压  46-47
    4.5.2 样机整体效率  47
    4.5.3 样机问题  47-48
  4.6 本章小结  48-49
第5章 LLC 外驱动同步整流优化  49-58
  5.1 引言  49
  5.2 LLC 谐振变换器同步整流的传统外驱动  49-50
  5.3 基于最佳死区的外驱动同步整流优化  50-53
    5.3.1 优化原因分析  50-52
    5.3.2 外驱动优化电路与仿真  52-53
  5.4 钳位法抑制密勒效应  53-57
    5.4.1 改进型钳位法  53-54
    5.4.2 仿真与样机试验结果分析  54-57
  5.5 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-63
附录  63-65
致谢  65

基于半桥谐振电路的医疗电源的设计

内容摘要

全文目录

相似论文