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《哈尔滨工业大学》 2011年
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基于半桥谐振电路的医疗电源的设计

闻伟  
【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。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM461

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