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基于软开关技术的高频逆变式恒流源

徐耀洋  
【摘要】: 早期的恒流源多数为线性电源,随着开关电源技术的不断成熟,线性恒流源逐渐被开关电源式恒流源所代替。相比之下,新型恒流源体现出了体积小、重量轻、效率高等优点。 由于开关式恒流源工作在高频条件下,开关损耗很大,成为限制恒流源工作频率进一步提高、体积进一步缩小的主要因素,而软开关技术的提出很好地解决了这个问题。本文即在分析传统PWM DC-DC变换器中开关损耗成因的基础上,介绍了软开关技术的基本原理和基本实现方法。重点论述了移相式全桥变换器中软开关的实现方法,并对完整周期中12个不同工作过程展开了详细的分析,同时指出移相式全桥变换器的固有缺陷:轻载时难以实现ZVS;副边存在占空比丢失;副边整流二极管为硬开关,存在振荡关断等。针对以上问题,本设计中加入了附加谐振电感及辅助谐振网络,可以较好的改善变换器的性能。 以上述理论为基础,本文尝试设计一台软开关大功率高频逆变式恒流源,其输出电流可在10-200A范围内连续可调,输出开路电压可在1-5V之间任意设定。与传统的线性恒流源相比,本电源的优点是:输出电流可调节范围大,最高可达200A;克服了线性电源调整管发热严重且容易损坏的缺点;将软开关技术应用于全桥DC/DC变换器,进一步提高电源效率;输出端采用同步整流技术,大大降低了整流电路的损耗;加入各种保护电路,增强电源可靠性。本文主要完成移相式全桥变换器、高频变压器、同步整流电路、全桥移相PWM控制芯片UC3875外围电路及电流反馈环节的设计。另外本文还设计了一套恒流源辅助装置,专门用于大功率开关管的测试。 最后完成电源整机的安装与调试,并给出电源的试验结果及样机图片,证实了以开关电源方式实现大电流恒流源设计的可行性。


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