8b数字化DCDC软开关电源技术与设计的研究

8b数字化DCDC软开关电源技术与设计的研究

中南大学

硕士学位论文

新型数字化DC-DC软开关电源技术与设计的研究

姓名：成庶

申请学位级别：硕士

专业：模式识别与智能系统

指导教师：陈特放

20060101

8b数字化DCDC软开关电源技术与设计的研究

摘要

软开关技术以ＰＷＭ开关技术为基础，其基本思想就是利用电路的各寄生电容和电感与电路中变压器绕组电感发生谐振，使开关器件在电压电流自然过零时导通或关断，这样能使开关器件的动态开关轨迹大为改善，开关损耗极小，因此，开关器件可以不受二次击穿的限制，电压和电流的应力也大大下降，与此相应的电磁干扰明显减少。软开关电源可以不需要吸收电路，其效率也大大提高。

本文阐明了高频开关电源的基本原理，对传统全桥变换电路的运行模式和工作原理进行了分析，并对在二次侧加入有源簌位的新型电路拓扑进行了详细的分析和介绍，本文还简单介绍了近年来出现的各种改良型全桥拓扑结构的优缺点，从而明确了电源主电路的初步方案，并由此提出了一种新型的全桥式电路拓扑结构，该拓扑结构能在极宽的负载范围内稳定的实现超前臂和滞后臂的零电压零电流开关，并且辅助电路储能小于以往提出的各种拓扑结构，因此，电流应力也大大减小。然后本文使用仿真软件对开关电源主电路的运行情况进行了仿真测试，并根据相应的要求设计了控制电路。在此基础上，研制了一台样机，并对样机进行了不断的改进和完善。

以往的开关电源都是使用模拟电路进行控制，虽然控制速度可以达到要求，但是由于模拟器件本身的缺陷使得开关电源的性能受外界环境的影响比较严重。在样机的试制过程中，模拟电路的缺陷也很明显，为了使新型的软开关电源在恶劣的机车环境下能稳定地运行，本文提出采用数字电路来搭建开关电源的控制电路，并采用模拟人体免疫系统反应的先进ＰＺＤ的控制算法作为控制算法。通过计算机仿真和样机的调试证明了方案的可行性及其优点。

最后，本文对开关电源的工程设计做了一定的探讨，详细分析了软开关电源设计中涉及的各个电路参数的整定。并对本文所提出的新型控制方案的电路及程序实现作了详细介绍。在文章的结尾，给出了样机的实验波形，验证了本文所述理论和研究的可行性及有效性。关键词软开关，全桥拓扑，模糊免疫ＰＩＤ控制

8b数字化DCDC软开关电源技术与设计的研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ

ＴｈｅＳｏｆｔ。ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｂａｓｅｄｏｎＰＷＭｔｈｅｏｒｙ．Ｔｈｅ

ｃａｒｌｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｏｆＳｏｆｔ－ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｉｓｒｅｓｏｎａｎｃｅ；ｔｈｅｐａｒａｓｉｔｉｃａｌｃａｐａｃｉｔｏｒ

ｂｅｕｔｉｌｉｚｅｄｔｏｒｅｓｏｎａｔｅｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｎｄｕｃｔａｎｃｅＳＯａｓｔｏｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｓｗｉｔｃｈｅｓｗｉｔｈＺＶＺＣＳｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｕｎｄｅｒｔｈｉｓｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅ．ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｗｉｔｃｈｉｎｇｌｏｃｉｏｆｓｗｉｔｃｈｅｓａｒｅｐｒｏｖｅｄｇｒｅａｔｌｙａｎｄｔｈｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｌｏｓｓｉｓｒｅｄｕｃｅｄ．Ａｓｔｈｅｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｓｗｉｔｃｈｅｓａｖｏｉｄｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｏｆｓｅｃｏｎｄｂｒｅａｋｄｏｗｎ；ｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｓｔｒｅｓｓ

ａｔａａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｓｔｒｅｓｓａｒｅａｂａｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ；ｔｈｅＥＭＩｉｓａｌｓｏｒｅｓｔｒａｉｎｅｄｅｎｄｕｒａｂｌｅｌｅｖｅｌ；ｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｓｅｎｈａｎｃｅｄ

ｄｕｅｔｏｔｈｅａｂｓｅｎｃｅｏｆａｂｓｏｒｂｃｉｒｃｕｉｔ．

Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ；ａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｆｕｌｌｂｒｉｄｇｅｔｏｐｏｌｏｇｙ；ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｌｓｏｉｎｃｌｕｄｅｄｔｈｅｄｅｔａｉｌｅｄｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｏｖｅｌｆｕｌｌｂｒｉｄｇｅ

ｓｅｃｏｎｄａｒｙａｃｔｉｖｅＰＷＭｓｏｆｔ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｃｏｎｖｅｒｔｅｒｗｉｔｈｃｌａｍｐｃｉｒｃｕｉｔ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｍｅｎｔｉｏｎｅｄｓｅｖｅｒａｌ

ａｓａｎｏｔｈｅｒｎｅｗｌｙｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｐｏｌｏｇｉｅｓａｄｄｉｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｉｒ

ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｃｏｎｆｉｒｍｅｄｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｂｌｕｅｐｒｉｎｔｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｏｖｅｌｆｕｌｌｂｒｉｄｇｅｔｏｐｏｌｏｇｙ．Ｔｈｉｓｔｏｐｏｌｏｇｙ

ｌｏａｄｒａｎｇｅ

ａｓＣａｎａｃｈｉｅｖｅａｎｅｘｔｒｅｍｅｗｉｄｅｕｎｄｅｒｓｏＲ－ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｆｏｒｂｏｔｈｌｅａｄｉｎｇａｎｄｌａｇｇｉｎｇｌｅｇｓ，ａｓｗｅｌｌ

ＳＯｍｉｎｉｍｉｚｅｄｔｈｅｐｒｅ—ｓｔｏｒｅｄｅｎｅｒｇｙｏｆｍａｉｎｃｉｒｃｕｉｔ，ｍｉｎｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅａｕｔｈｏｒｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｈｅ

ｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｔｒｅｓｓｗｏｕｌｄｂｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍａｉｎｃｉｒｃｕｉｔｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｄｅｓｉｇｎｅｄｔｈｅ

ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｙｓｔｅｍｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．Ａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｃｈａｐｔｅｒ３，ａｐｒｏｔｏｔｙｐｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．

Ｔｈｅ

ａｎａｌｏｇｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔｏｆｓｗｉｔｃｈｉｎｇｍｏｄｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｗａｓｂｕｉｌｄｕｐｂｙｃｉｒｃｕｉｔｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ．Ａｌｔｈｏｕｇｈｔｈｅｓｐｅｅｄｏｆａｎａｌｏｇｃｉｒｃｕｉｔｉｓｑｕｉｃｋ

ｉｓｎｏｔＳＯｅｎｏｕｇｈ，ｉｔｓｓｔａｂｉｌｉｔｙｇｏｏｄ；ｔｈｅａｎａｌｏｇｃｉｒｃｕｉｔｉｓｅａｓｉｌｙｉｎｔｅｒｆｅｒｅｄ

ｂｙａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ；ｔｈｉｓｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙａｐｐｅａｒｅｄｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙｄｕｒｉｎｇｔｈｅｔｒｉａｌ—ｐｒｏｄｕｃｅｐｒｏｇｒｅｓｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏ

ｂｒｏｕｇｈｔｆｏｒｗａｒｄａｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅａｕｔｈｏｒｓｃｈｅｍｅｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔａｎｄａｎＩｍｍｕｎｅ

ｏｆＦｅｅｄｂａｃｋＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｃｈａｐｔｅｒ４，ｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔａｎｄｔｈｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅｖａｌｉｄａｔｅｄｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｖａｌｉｄｉｔｙ

ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｔｈｅｏｒｙ．ＩＩ

8b数字化DCDC软开关电源技术与设计的研究

Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｄｓｏｍｅｄｅｓｉｇｎｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ，ｅｘｐｌａｉｎｅｄｈｏｗｔｏｄｅｓｉｇｎａｔ …… 此处隐藏：9955字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……