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《福州大学》 2006年
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基于CCM反激开关变换器的高效低输出电压直流电源的研究

宋辉淇  
【摘要】:高功率密度的小功率直流电源模块是一种技术含量较高的电力电子产品,对其相关技术的研究有着重要的工程应用价值。其中,模块电源的高转换效率是各模块电源厂商产品的重要技术指标,也是电力电子界科研人员的主要研究对象; 应用高效同步整流技术方案与适当的DC-DC电路拓扑相结合,可有效减少整流损耗,得到高性能价格比的高效率开关变换器。因此,在高功率密度低输出电压DC/DC模块电源上,同步整流技术及其相关电路拓扑的研究是一个重要的课题。 反激变换器由于具有结构简单、元件少、成本低等优势,成为中小功率变换器的首选拓扑; 随着IC电路的工作电压不断降低,传统反激变换器中的整流二极管的损耗变得难以接受,在开关电源中用同步整流管取代半导体二极管成为提高变换器效率的主要技术方案,同步整流技术是新一代开关电源主要的关键技术之一。同步整流技术的关键问题就在于同步管驱动方案的设计,以实现高效率转换的目的。已有的反激同步整流驱动方案要么控制复杂、成本高; 要么难以解决同步管驱动负电压的问题,不能适应宽输入电压范围工作的需要; 从而限制了反激同步整流变换器在工程实际中的应用; 同时CCM的反激式同步整流电路比DCM条件更具有难度与挑战性.本文针对CCM反激式同步整流电路,提出了一种新颖的驱动方案,实现同步整流反激变换器在宽输入电压范围下工作,电路方案具有简单、高效、低成本等优点。 随着计算机仿真技术和数学应用软件的普及,利用计算机进行仿真和电源装置系统损耗估算是电路优化设计中的一个重要步骤。本文深入地分析同步整流反激变换器稳态工作模式,结合峰值电流控制策略,应用状态空间平均方法,建立反激变换器的小信号模型; 并依据建立的小信号模型,对控制电路进行优化设计; 计算机仿真和实验验证理论预期。本文在总结已有反激同步整流变换器损耗模型基础上,优化和改进现有的损耗模型,通过计算分析,针对CCM反激同步整流变换器建立更为完善和工程实用的损耗预估模型,通过实验样机验证模型的实用性。基于以上技术,本文设计了一台输出电压3.3伏,输出电流3A的直流开关电源,取得最高效率88%,并通过与两种典型方案比较,验证了本文所提出方案的可行性和高效性。本文所做的工作是有一定理论指导意义和工程实用价值的。
【学位授予单位】:福州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM46

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