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基于副边控制的低压大电流隔离DC/DC模块电源的研究

作　者: 唐钊
导　师: 马皓；吴国忠；徐华清
学　校: 浙江大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: DC/DC模块电源低压大电流副边控制半桥变换器电流检测电压前馈
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

分布式电源系统的发展对模块电源提出越来越高的要求。DC/DC模块电源的发展趋势是高效率、高功率密度、低电压、大电流、快速动态响应和高可靠性。由于隔离反馈回路的限制,传统的原边控制模块在快速动态响应、高可靠性等方面难以满足要求。副边控制技术将控制器置于模块电源的副边,最大程度上减少了闭环延时,消除了光耦等不可靠器件,具有优良的动态响应、更高的可靠性。针对低压、大电流、要求快速动态响应等的应用场合,本文提出半桥变换器是基于副边控制的优选拓扑,并对半桥电路工作模式进行了详细的分析,对功率电路进行了理论设计、损耗分析与效率估算。与成熟的原边控制电路相比,副边控制技术的控制电路在偏置电源的建立以及过流保护、电压前馈等功能电路等方面面临新的挑战。本文讨论并设计了一款简单实用的偏置电源电路,分别介绍了PWM调制电路、功能管理单元以及原、副边功率MOSFET驱动电路,对输出电感电流检测、输入电压前馈等具体问题提出了很好的解决方案,还对闭环电路进行了分析、设计和仿真。最后制作了样机并给出了实验结果,验证了基于副边控制的低压大电流变换器的设计。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-8
插图和附表清单  8-12
第一章绪论  12-22
  1.1 DC/DC模块电源简介  12-14
    1.1.1 DC/DC模块电源的发展与应用  12
    1.1.2 隔离DC/DC模块电源的特点  12-14
  1.2 隔离DC/DC模块电源的控制方案  14-15
  1.3 基于副边控制隔离DC/DC模块电源的工业界现状  15-20
    1.3.1 芯片供应商提供的解决方案  15-17
    1.3.2 模块电源供应商推出的副边控制隔离DC/DC模块  17-20
  1.4 课题研究内容和意义  20-22
    1.4.1 本文的主要研究内容  20
    1.4.2 本文的研究意义  20-22
第二章基于副边控制的低压大电流隔离DC/DC变换器的功率设计  22-38
  2.1 基于副边控制的低压大电流隔离DC/DC变换器的拓扑选择  22-24
    2.1.1 有源箝位正激变换器  23-24
    2.1.2 拓扑的确定  24
  2.2 半桥变换器的工作原理  24-30
  2.3 半桥变换器的设计  30-37
    2.3.1 开关频率  30
    2.3.2 输出滤波电感的设计与损耗计算  30-31
    2.3.3 功率变压器的设计与损耗分析  31-34
    2.3.4 原边主开关管S1、S2的损耗分析  34
    2.3.5 副边同步整流管SR1、SR2的损耗分析  34-35
    2.3.6 半桥电容  35-36
    2.3.7 输出滤波电容  36-37
    2.3.8 其它损耗  37
    2.3.9 效率估算  37
  2.4 本章小结  37-38
第三章副边控制电路设计  38-52
  3.1 引言  38
  3.2 偏置电源  38-42
    3.2.1 原边控制偏置电源  38
    3.2.2 副边控制偏置电源  38-41
    3.2.3 副边控制偏置电源的实现  41-42
  3.3 副边控制电路  42-48
    3.3.1 PWM闭环调制电路  42-43
    3.3.2 功能管理单元  43
    3.3.3 驱动电路  43-44
    3.3.4 电流检测  44-47
    3.3.5 具有前馈功能的锯齿波产生电路  47-48
  3.4 闭环参数设计  48-51
  3.5 本章小结  51-52
第四章样机制作与实验结果  52-58
  4.1 引言  52
  4.2 实验结果  52-57
    4.2.1 实验样机  52-53
    4.2.2 效率  53
    4.2.3 主要波形图  53-57
  4.3 本章小结  57-58
第五章结论与展望  58-59
  5.1 结论  58
  5.2 展望  58-59
参考文献  59-63
作者简历  63

基于副边控制的低压大电流隔离DC/DC模块电源的研究

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