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基于全桥移相的双极性输出DC-DC变换器的研究 基于全桥移相的双极性输出DC-DC变换器的研究

格式:word 上传:2025-08-11 11:21:40
移相控制全桥变换器有种开关状态。在分析之前,做出如下假设所有开关管,二极管为理想器件,所有电容,电感和变压器为理想元件。各开关状态的工作情况描述如下开关模态,在时刻导通。原边电流由电源正经由,谐振电感,变压器原边绕组以及,最后回到电源负级。副边电流回路是副边绕组的正端,经整流管,输出滤波电感,输出滤波电容与负载,回到副边绕组的负端。开关模态,在时刻关断原边电流从中转移到和燕山大学本科生毕业设计论文支路中,给充电,同时放电。由于有和,是零电压关断。当的电压下降到零,的反并联二极管自然导通。从而结束该模态。开关模态,开通后,开通。虽然被开通,但并没有电流通过,原边电流由流过。由于是在导通时开通,所以是零电压开通。开关模态,时关断。原边电流由,两条途径提供,即原边电流用来抽走上的电荷,同时又给充电。由于和的存在,是零电压关断。此时,的极性自零变为负,变压器副边绕组电势下正上负,整流二极管导通。整流管,同时导通,将变压器副边绕组短接,这样变压器副边绕组电压为零,原边绕组电压也为零,直接加到谐振电感上。开关模态,在时刻,自然导通,将的电压箝在零位,此时开通,是零电压开通。虽然此时已经开通,但不流过电流,原边电流从流通。原边谐振电感的储能回馈给输入电源。由于副边两个整流管同时导通,因此变压器副边绕组的电压为零,这样电源电压加在谐振电感的两端,原边电流线性下降。当原边电流从降到零,二极管和自然关断中将流过电流。开关模态,原边电流由正值过零,并且向负方向增加,此时,为原边电流提供通路。由于原边电流还不足以提供负载电流,负载电流还是由两个整流管提供回路,因此原边电流还是为零,加在谐振电感两端电压是电源电压,原边电流反向增加。到时刻,原边电流达到折算到原边的负载电流值时,该开关模态结束。开关模态,在这段时间里,电源给负载供电,原边电流增加。在时刻,关断,移相全桥变换器开始另半个周期的工作,其工作过程类似于上述的半个周期。这就是移相全桥变换器的工作过程。移相全桥变换器小信号模型的建立般建立变换器的小信号模型的方法是状态空间平均法,但对于移相全桥变换器来说,用状态空间平均法建模是项十分附录复杂的工作。因为这种变换器具有种开关状态,因此列写状态空间方程式是个非常复杂的工作。根据移相全桥变换器源于变换器的事实,从电路工作的描述中可以看出变压器副边的有效占空比,不仅依靠变压器原边电压的占空比而且依靠输出滤波电感电流,漏感,输入电压和开关频率,所以移相全桥变换器小信号传递函数也将取决于漏感,开关频率,滤波电感电流扰动,输入电压扰动,与变压器原边占空比扰动等因素。为了精确地建立移相全桥变换器的动态特性模型,找出,和对的影响是必要的。这些影响可以加入到变换器的小信号电路模型中,从而获得移相全桥变换器的小信号模型。由于谐振电感和变压器副边整流二级管的影响,移相全桥变换器存在占空比丢失的现象,副边占空比为即移相全桥变换器输出电压增益为其中,为变压器副边匝数与原边匝数的比值为电感电流平均值。下面通过式来分析对产生影响的因素。占空比扰动对的影响由式可得即占空比扰动对的影响可以近似为。燕山大学本科生毕业设计论文滤波电感电流扰动对的影响这里,负号表示在原边占空比保持不变的情况下,如果滤波电感电流增加,将减小,从而降低输出电压,这种影响等效于个电流负反馈作用。输入电压扰动对的影响当时,则有把上述结果加到变换器的平均小信号电路模型中,也就是通过用的总的变化来代替在变换器小信号模型的从而获得移相全桥变换器的小信号模型。,的作用由两个受控源来表示,的作用由两个独立源来表示。需要强调的是,来源于电路本身即和的扰动且不被控制电路控制。移相全桥变换器小信号模型中显示变换器模型是移相模型的特例。可进行小信号分析,推导出移相全桥变换器的主电路传递函数。输出滤波器的传递函数为设附录则输出滤波器的输入阻抗为输出滤波器的输出阻抗为控制对输出电压的传递函数当不考虑输入电压变化量时,即时,则由公式公式可导出上式即为移相全当桥变换器的输出电压对输入占空比的传递函数。已知,输出电压稳定度所以变压器的设计为了提高高频变压器的利用率,减小开关管的电流,降低输出整流二极管的反向电压,从而减小损耗和降低成本,高频变压器原副边变比应尽可能的大些。为了在任意输出电压是能够输出所要求的典雅,变压器的变比应按最低输入电压选择。因为,般,取。整流二极管两端压降为,滤波电感两端压降为。选择副变得最大占空比为,则可计算出副边电压最小值为燕山大学本科生毕业设计论文故变比是即。考虑到各种损耗,可将变比取得大些,取。输出滤波电感在设计变换器的输出滤波电感时,要求输出滤波电感电流在个最小电流是保持滤波电感可以按下式计算考虑留有定的余量,取。输出滤波电容输出滤波电容的容量与电源对输出电压峰峰值的要求有关,可有下式来计算输出滤波电容的电容量其中取,取。式中的单位是法拉第,与计算输出滤波电感同样的道理,所以取留有定的余量,取。动态仿真为了验证本电路的工作原理,采用软件对电路做了仿真分析。获得了四个开关管的驱动波形变压器原边电压波形以及输出电压随时间变化的波形。附录图四个开关管的驱动波形依次为,燕山大学本科生毕业设计论文,图高频变压器原边电压波形图变换器输出电压随时间变化的波形三毕业设计过程中遇到困难和问题如第二节所言,在设计过程中遇到的第个问题就是变换器的数学建模问题。般建立变换器的小信号模型的方法是状态空间平均法,但对于移相全桥变换器来说,用状态空间平均法建模是项十附录分复杂的工作。因为这种变换器具有种开关状态,因此列写状态空间方程式是个非常复杂的工作。但是在查阅了许多的文献资料之后,终于发现了种简便的求法,即利用移相全桥变换器源于变换器的事实来简化其计算。在仿真过程中,由于对元器件的参数设置不熟悉,直得不到满意的仿真结果。通过网络教学视频学习,向老师同学请教最终得以解决。四毕业设计的下步工作如何安排第周设计控制电路,完成闭环仿真。第周系统的具体实现。第周整理实验数据,并与理论比较,撰写论文。五撰写毕业论文工作的具体安排和打算,列出完成毕业论文的时间进度表。第周构思论文总体布局。第周对论文各章内容作整体规划,并开始撰写论文摘要及绪论部分。第周撰写论文各章内容。第周翻译摘要部分,并进步完善论文内容。六对指导教师及学院管理的意见及建议感谢在设计的过程中导师给我的指导与帮助,希望学校和老师在将来的设计中给我们提出更高的要求,指出不足之处,使我们在顺利通过这次毕设的同时使我们的毕业设计水平再提升个档。指导教师签字年月日燕山大学本科生毕业设计论文附录移相控制器简化了零电压过渡全桥变换器的设计拉兹洛巴洛格简介这篇操作说明书将介绍集成电路,并与它的前身作性能上的比较。这些集成电路提供了所有必要的控制,解码,保护和驱动器的功能,成功地处理了移相控制全桥变换器的操作。该集成解决方案,大大简化了设计过程,并为设计者显著的节省了研制时间和印刷电路板设计。在中高功率直流到直流电源转换中,用传统的移相技术来控制全桥拓扑的优势已经被证明。这种控制方法能在几乎所有的操作条件下提供很好的控制的值和所有初级侧功率级半导体的零电压开关。在几个出版物中讨论了操作的细节,包括全桥变换器谐振转换的等效电路和零电压开关的实现条件并描述了进步改善的可能性。这种方法所提供的主要好处是比它对应的硬转换简单的功率级,通过利用电路寄生而不是任其造成损失来提高效率以及较低的电磁干扰。这些显着的优势是通过个稍微复杂的控制算法来实现的。公司相移控制集成电路框图是先前推出的控制器系列的改进版。该的内部结构如图所示。的欠压锁定水平用户可由引脚选择。有两个预定义的阈值。,如果引脚是悬空的,当提供给引脚的电压超过时芯片启动。引脚和引脚外部连接的情况下,操作开在时开始。不受支配的操作开始,当输入电压低于时,芯片为欠压锁定状态。同步的振荡器的工作频率是由两个外部元件编程。从引脚接附录地电阻定义定时电容的充电电流,放电电流是内部固定在。通过这种方式,相当于上出现在芯片上的输出信号的占空比的振荡器占空比,可以在这样的基础关系上准确设置推荐的最小运行可靠的脉冲宽度约为,并且所有实际应用不应超过因此,应当依据时钟频率选择引脚和地面之间的连接的定时电容值与已定义的值的组合,决定了时钟频率,按下列公附录,燕山大学本科生毕业设计论文,,燕山大学毕业设计论文评审意见表指导教师评语成绩指导教师签字年月日评阅人评语成绩评阅人签字年月日燕山大学毕业设计论文答辩委员会评语表答辩委员会评语总成绩答辩委员会成员签字答辩委员会主席签字年月日式在实践中,选择适当的电容值比电阻困难得多。因此,人们可能首先选择合适的电容值,以实现基于以下几个简单的表的要求选择定时电容的值后,可以计算出所需的电阻图显示了在最常用的频率范围内的时间方程的解决方案。它提供了个快速指南,估计所需的电阻值。在自由运行操作时电容电压在和之间近似线性变化。自由运行和同步操作的典型工作波形显示在图。同步性可以通过另引脚的控制或由外部电路如图所示来实现。在这两种情况下,所有的芯片以最高的自由运行频率和或外部时钟信号同步。由于电容电流加载到线路上,电阻到可能需要终止同步总线并且保持同步脉冲变窄。使用本地定时元件的个额外的好处是,每个振荡器被允许同步连接到损坏的芯片而没有任何功能上的损失。输出调节是通过使用的增益带宽的误差放大器实现的。内部误差放大器的同相输入端连接到的参考电压。反相输入端和放大器的输出可以实现反馈补偿。误差放大器的输出是用来控制的高速电路的。此信号与芯片的个电压范围从到的斜坡输入电压作比较。软启动通过从电容到地的软启动引脚实现。在软启动期间,软启动输出误差放大器的钳位电容电燕山大学本科生毕业设计论文压从零逐渐上升到约。它对应于由确切的实现限定的脉冲宽度,相移或峰值电流。是同样适用于传统的电压模式控制或峰值电流模式控制。在电压模式下使用时,信号直接送入斜坡终端,如图所示。在通常的操作模式,斜坡信号是电流检测信号和定时电容派生的电压的斜坡补偿的总和,如图所示他们提供逐周期和关机电流限制保护,电压或电流模式操作。在图的特征波形。故障保护由两个独立的电流限制电路建立,它们接受至的输入引脚上的电流检测信号。他们能在电压或电流模式下提供逐周期和关机电流限制保护。特征波形如图所示。在引脚上的瞬时电压仍低于第个临界值,时故障保护电路是无效的。当引脚上的信号超过现有的输出脉冲将被终止。第级过载保护提供
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