大功率全桥变换器的趼究与设计
大功率移相全桥变换器若干关键技术研究
2、采用多相并联技术：采用多相并联技术可以降低输入输出电流的纹波和 噪声，从而提高变换器的性能和可靠性。
3、采用磁集成技术：采用磁集成技术可以减小磁元件的体积和成本，从而 提高变换器的性价比和市场竞争力。
4、采用智能控制技术：采用智能控制技术可以实现精确的电压电流控制， 从而提高变换器的性能和可靠性。
6、计算变换器的效率：根据设计需求，计算变换器的效率。
四、移相全桥DCDC变换器的应 用和优化方案
Hale Waihona Puke 移相全桥DCDC变换器广泛应用于各种电子设备中，例如计算机、通信设备和 工业控制系统等。在实际应用中，可以通过以下优化方案来提高变换器的性能和 可靠性：
1、采用软开关技术：采用软开关技术可以降低开关管的开关应力，从而提 高变换器的效率和可靠性。
研究方法
本次演示采用理论分析和实验验证相结合的方法进行研究。首先，通过 MATLAB/Simulink建立大功率移相全桥变换器的数学模型，进行仿真分析；然后， 根据研究需要设计实验装置，进行实验验证，并利用测试数据对理论分析进行验 证和修正。
实验结果与分析
通过实验验证，本次演示所研究的大功率移相全桥变换器在输出功率、效率、 体积、成本等方面均具有较为优越的性能。与已有研究成果相比，本次演示所研 究的变换器在开关频率的提高、EMI抑制、PFC效果等方面均有一定优势。同时， 实验结果还显示，该变换器具有较好的负载适应性和较快的动态响应速度。
研究现状
大功率移相全桥变换器作为一种高效的电力转换装置，近年来备受。已有研 究成果主要集中在电路拓扑、控制策略、调制技术等方面。其中，针对不同应用 场景的电路拓扑结构研究取得了显著进展，提出了多种优化方案；控制策略方面， 则主要集中在相移控制和PWM控制策略的优化上；调制技术方面，则研究新的调 制算法以降低开关损和提高效率。然而，现有研究仍存在一些问题，如系统效率 不高、动态响应慢等，尚需进一步改进和完善。
全桥 LLC 谐振电源的设计与研究 理论部分 精品
毕业设计（论文）题目：全桥LLC谐振电源的设计与研究理论部分专业年级2009级电气工程及其自动化学号姓名指导教师尹斌评阅人王仲夏2013年6月中国马鞍山本科毕业设计（论文）任务书Ⅰ、毕业设计（论文）题目：全桥LLC谐振电源的设计与调试-理论部分Ⅱ、毕业设计（论文）工作内容（从专业知识的综合运用、论文框架的设计、文献资料的收集和应用、观点创新等方面详细说明）：随着软开关技术和并联均流的发展，高性能的大功率高频开关电源的研究与开发已成为电力电子领域的重要研究方向，高频化,高效率，高功率密度和低损耗，低EMI噪声是DC/DC变换器的发展趋势，全桥LLC谐振变换器能够实现全负载范围下原边开关管ZVS，副边整流管ZCS,有效解决了移相全桥PWM ZVS DC/DC 变换器存在的问题，使得LLC谐振拓扑结构成为电力电子技术领域研究的热点。
本课题以全桥LLC谐振变换器为研究内容，并与移相全桥PWM ZVS DC/DC变换器进行比较，总结二者优缺点，接着对变换器工作原理进行详细研究，建立数学模型，运用MATLAB仿真证明理论分析的正确性。
最后，搭建220V-40A全桥LLC 谐振变换器实验平台，验证理论分析的正确性和设计方法的合理性。
具体工作的步骤、内容、要求安排如下：1.绪论，介绍研究的背景。
2.以全桥LLC谐振变换器为研究内容，并与移相全桥PWM ZVS DC/DC变换器进行比较总结二者优缺点。
3.对变换器工作原理进行详细研究，建立数学模型，运用MATLAB仿真证明理论分析的正确性。
4.总结论文。
Ⅲ、进度安排：第1周～第2周（2周）：根据毕业设计任务和要求，收集、查阅和研究学习相关的信息和资料：确定相应的技术方案和实施过程及规划；第3周～第5周（3周）：撰写论文初稿，查阅相关资料进行修改；第6周～第9周（4周）：设计电路图，调试硬件；第10周～第12周（3周）：完成MATLAB软件设计；第13周～第14周（2周）：充实论文，后期检查整改。
一种大功率可调开关电源的设计方案
一种大功率可调开关电源的设计方案早晨的阳光透过窗帘洒在书桌上，一杯热咖啡散发着诱人的香气。
我坐在电脑前，开始构思这个大功率可调开关电源的设计方案。
这个方案可是我积累了十年经验的心血结晶，让我来一步步分解这个想法吧。
电源设计得满足高效率、高稳定性和可调性这三个核心需求。
想象一下，这个电源就像一位全能的厨师，不管你给它什么“食材”，它都能快速、高效地“烹饪”出你想要的“菜肴”。
那么，我们从哪里开始呢？一、拓扑结构选择电源的拓扑结构就像是建筑的基础框架，选择合适的拓扑结构，电源的性能才能得到保障。
考虑到大功率和可调性，我决定采用全桥LLC谐振变换器。
这种拓扑结构具有开关频率固定、效率高、输出电压可调等优点，就像是电源界的“瑞士军刀”，功能全面，可靠性强。
二、主电路设计主电路是电源的心脏，它负责将输入的电能转化为输出的电能。
在这个设计中，我选择了高性能的MOSFET和IGBT作为开关器件，它们就像是电源的“发动机”，提供强劲的动力。
同时，为了提高效率和减小开关损耗，我还采用了软开关技术，让开关过程更加平滑，就像是给发动机加了“润滑剂”。
三、控制策略控制策略就像是电源的“大脑”，它决定了电源的工作方式和性能。
在这个方案中，我采用了PID控制算法，它可以根据输出电压和电流的变化，自动调整开关器件的导通和关断时间，确保输出电压的稳定性和可调性。
PID控制算法就像是电源的“自动驾驶系统”，让电源在复杂环境下也能稳定运行。
四、保护措施电源的安全性能是至关重要的，就像汽车的安全气囊一样，关键时刻能救命。
在这个设计中，我增加了过压保护、过流保护、短路保护等多种保护措施，确保电源在各种异常情况下都能迅速做出响应，保护电路不受损害。
五、散热设计大功率电源在运行过程中会产生大量的热量，就像高性能的跑车在高速行驶时会产生热量一样。
为了防止电源过热，我采用了散热器加风扇的散热方式，确保电源在长时间运行过程中，温度始终保持在合理范围内。
课程设计报告全桥直流变换器的设计与仿真
重庆大学电气工程学院电力电子技术课程设计设计题目：全桥直流变换器的设计与仿真年级专业：2010级电气工程与自动化学生姓名：学号：成绩评定：完成日期：2021年6月 23日课程设计指导教师评定成绩表指导教师评定成绩：指导教师签名：年月日重庆大学本科学生电力电子课程设计任务书摘要电力电子课程设计的目的在于进一步巩固和加深所学电力电子大体理论知识。
使学生能综合运用相关关课程的大体知识，通过本课程设计，培育学生独立试探能力，学会和熟悉查阅和占有技术资料的重要性，了解专业工程设计的特点、思路、和具体的方式和步骤，把握专业课程设计中的设计计算、软件编制，硬件设计及整体调试。
通过设计进程学习和治理，树立正确的设计思想和严谨的工作作风，以期达到提高学生设计能力。
本次课题为全桥直流变换器的设计与仿真，利用了全控器件IGBT，能将直流信号转换成变压的直流信号，其作用相当于一个变压器。
一样的变压器是由交流电压只是变比能很方便的通过操纵IGBT的驱动信号占空比来操纵，而且能有滤波的功能。
全桥直流变换器集PWM技术和谐振技术于一体，具有体积小、重量轻、效率高的特点，专门适合中大功率应用处合，然后对其工作原理的分析。
本次课程设计确实是基于对全桥直流变换器的设计与仿真练习，达到培育学生独立试探解决问题的能力。
正文1.引言问题的提出随着科学技术进展的日新日异，电力电子技术在现代社会生产中占据着非常重要的地位，电力电子技术应用在是生活中能够说得是无处不在若是把计算机操纵比喻为人的大脑，电磁机械等动力机构喻为人的四肢的话，那么电力电子技术那么可喻为循环和消化系统，它是能力转化和传递的渠道。
因此作为二十一世纪的电气专业的学生而言把握电力电子应用技术十分重要。
全桥DC/DC变换器是可双象限运行的直流-直流变换器。
随着科技和生产的进展,对全桥DC/DC 变换器的需求慢慢增多,要紧有直流不断电电源系统、航天电源系统、电动汽车等应用处合。
在需要能量双向流动的场合,全桥DC/DC变换器的应用可大幅度减轻系统的体积重量和本钱,有重要的研究价值。
大功率双向DCDC变换器拓扑结构及其分析理论研究
大功率双向DCDC变换器拓扑结构及其分析理论研究一、本文概述随着能源危机和环境污染问题的日益严重，高效、可靠的能源转换和储存技术成为了当前研究的热点。
其中，大功率双向DC/DC变换器作为连接不同电压等级直流电源的关键设备，在电动汽车、分布式能源系统、微电网等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在对大功率双向DC/DC变换器的拓扑结构及其分析理论进行深入研究，为提升变换器性能、优化系统设计提供理论支撑。
本文首先介绍了双向DC/DC变换器的基本工作原理和应用背景，阐述了研究大功率双向DC/DC变换器的重要性和现实意义。
随后，对现有的大功率双向DC/DC变换器拓扑结构进行了梳理和分类，详细分析了各类拓扑结构的优缺点及适用场景。
在此基础上，本文提出了一种新型的大功率双向DC/DC变换器拓扑结构，并对其工作原理和性能特点进行了详细阐述。
为了验证所提拓扑结构的有效性，本文建立了相应的数学模型和仿真模型，对变换器的稳态和动态性能进行了深入分析。
通过实验验证了所提拓扑结构的可行性和优越性。
本文还对大功率双向DC/DC变换器的控制策略进行了研究，提出了一种基于模糊逻辑控制的优化方法，有效提高了变换器的响应速度和稳定性。
本文对大功率双向DC/DC变换器的研究现状和发展趋势进行了展望，提出了未来研究的方向和重点。
本文的研究成果对于推动大功率双向DC/DC变换器的技术进步和应用发展具有重要的理论价值和实际意义。
二、大功率双向DCDC变换器拓扑结构大功率双向DCDC变换器在现代电力电子系统中扮演着至关重要的角色，其拓扑结构的设计和优化对于提高能源转换效率、增强系统稳定性以及实现更广泛的能源管理策略具有决定性的影响。
本节将详细探讨几种常见的大功率双向DCDC变换器拓扑结构，并分析其工作原理和适用场景。
双向全桥拓扑结构是一种常见的大功率双向DCDC变换器拓扑，其通过四个开关管的控制实现能量的双向流动。
该拓扑结构具有高转换效率、低电压应力以及较宽的输入输出电压范围等优点，适用于宽电压范围变化的应用场景。
高压大功率变换器拓扑结构的演化及分析和比较
(a) 电压叠加原理
(b) 主电路结构
(c) 功率单元结构
图4 单元串联多电平变换器
由于不是采用传统器件串联方式来实现高压输出，而是采用整个功率单元串联，所以，不存在器件串联引起的均压问题。由于串联功率单元较多，对单元本身的可靠性要求很高。输入变压器实行多重化设计，达到降低谐波电流的目的。
图1 多管串联的两电平变换拓扑
3.2 中点钳位型多电平拓扑结构
3.2.1 二极管钳位型多电平结构
为了解决器件直接串联时的均压问题，逐渐发展出以器件串联为基础，各器件分别控制的变流器结构。在这方面，日本学者A.Nabae于1983年提出的中点钳位型PWM逆变电路结构具有开创性的意义。单相中点二极管钳位型变流器的结构，该变流器的输出电压为三电平。如果去掉两个钳位二极管，这种变流器就是用两个功率器件串联使用代替单个功率器件的半桥逆变电路。由于两个钳位二极管的存在，各个器件能够分别进行控制，因而避免了器件直接串联引起的动态均压问题。与普通的二电平变流器相比，由于输出电压的电平数有所增加，每个电平幅值相对降低，由整个直流母线电压降为一半直流母线电压，在同等开关频率的前提下，可使输出波形质量有较大的改善，输出dv/dt也相应下降，因此，中点钳位型变流器显然比普通二电平变流器更具优势。
图2 二极管钳位型三电平逆变器拓扑
图2中DA，DA′，DB，DB′为钳位二极管，分压电容C1=C2。开关管SA1，SA1′和SB1，SB1′等互补。
分析全桥ZVS-PWM变换器的分析与设计
上世纪60年代开始起步的DC/DC PWM功率变换技术出现了很大的发展。
后然经过发展，越来越多在各个领域当中应用。
但由于其通常采用调频稳压控制方式，使得软开关的范围受到限制，且其设计复杂，不利于输出滤波器的优化设计。
本文选择了全桥移相控制ZVS-PWM谐振电路拓扑，在分析了电路原理和各工作模态的基础上，设计了输出功率为200W的DC/DC变换器。
1 电路原理和各工作模态分析1.1 电路原理图1所示为移相控制全桥ZVS—PWM谐振变换器电路拓扑。
Vin为输入直流电压。
Si(i=1.2.3，4)为第i个参数相同的功率MOS开关管。
为了防止桥臂直通短路，S1和S3，S2和S4之间人为地加入了死区时间△t，它是根据开通延时和关断不延时原则来设置同一桥臂死区时间。
S1和S4，S2和S3之间的驱动信号存在移相角α，通过调节α角的大小，可调节输出电压的大小，实现稳压控制。
Lf和Cf构成倒L型低通滤波电路。
图2为全桥零电压开关PWM变换器在一个开关周期内4个主开关管的驱动信号、两桥臂中点电压VAB、变压器副边电压V0以及变压器原边下面对电路各工作模态进行分析，分析时时假设：(1)所有功率开关管均为理想，忽视正向压降电压和开关时时间;(2)4个开关管的输出结电容相等，即Ci=Cs，i=1，2，3，4，Cs为常数;(3)忽略变压器绕组及线路中的寄生电阻;(4)滤波电感足够大。
1.2 各工作模态分析(1)原边电流正半周功率输出过程。
在t0之前，Sl和S4已导通，在(t0一t1)内维持S1和S4导通，S2和S3截止。
电容C2和C3被输入电源充电。
变压器原边电压为Vin，功率由变压器原边传送到负载。
在功率输出过程中，软开关移相控制全桥电路的工作状态和普通PWM硬开关电路相同。
(2)(t1一t1′)：超前臂在死区时间内的谐振过程。
加到S1上的驱动脉冲变为低电平，S1由导通变为截止。
电容C1和C3迅速分别充放电，与等效电感(Lr+n2Lf)串联谐振，在谐振结束前(t2之前)，使前臂中心电压快速降低到一0.7V，使D3立即导通，为S3的零电压导通作好准备。
毕业论文——全桥LLC串联谐振DCDC变换器
编号南京航空航天大学毕业设计全桥 LLC 串联谐振 DC/DC 题目变换器学生姓名学号学院自动化学院专业电气工程与自动化班级指导教师二〇XX年X月毕业设计（论文）报告纸全桥 LLC 串联谐振 DC/DC 变换器摘要近现代随着能源价格的增高和需求的增大，工作效率的高低成为了 DC/DC 变换器比较重要的指标之一。
为了追求 DC/DC 变换器的大功率和高效率，需要不断地改进变换器的结构和器件。
传统移相全桥软开关变换器可以有较大的功率，并且可以较好的实现 ZVS，提高效率。
但是相对的却限制了负载的范围，反向二极管的恢复也成了问题并且在输入大电压时效率很低。
为了解决这些问题，本文试着研究全桥 LLC 串联谐振变换器。
本文首先简单介绍了传统移相全桥 PWM ZVS 变换器、全桥 LC 串联谐振变换器、全桥LC 并联谐振变换器和全桥 LCC 串并联谐振变换器，并指出了其中的优缺点。
在此基础上对比介绍了全桥 LLC 串联谐振变换器。
对 LLC 串联谐振全桥 DC/DC 变换器的工作原理进行了详细研究，利用基频分量近似法建立了变换器的数学模型，确定了主开关管实现 ZVS 的条件，推导了边界负载条件和边界频率，确定了变换器的稳态工作区域，推导了输入、输出电压和开关频率以及负载的关系。
之后又设计了一个变换器电路，计算了相关参数，并且对元器件进行了选择。
本文使用UC3861 进行开关控制，设计了它的闭环电路。
最后用 saber 软件分别进行了满载、半载、轻载和空载的仿真分析。
仿真结果证实了理论分析的正确性。
关键词：DC/DC 变换器，全桥，UC3861，LLCiFull bridge LLC series resonant DC/DC converterAbstractIn modern times with increasing energy prices and increased demand, the level of efficiency has become the important index of DC/DC converter. In order to pursue DC/DC converter with high power and high efficiency, the structure and device of converter is needed to be improved. The traditional phase shifted full bridge PWM ZVS converter has some bad place.It limits the load range. Reverse diode recovery has become a problem when the input voltage and high efficiency is very low. To solve these problems, we try to study the full bridge LLC series resonant converter.This paper introduces the circuit and the characteristics of the traditional phase shifted full bridge PWM ZVS converter, full bridge LC series resonant converter and the full bridge LC parallel resonant converter and the full bridge LCC series resonant converter. Then their shortcomings are pointed out. In this paper, LLC series resonant Full Bridge DC/DC converter is analyzed in detail. Based on the fundamental element simplification method, the mathematics model of the converter is obtained, and the conditions to achieve ZVS are given. Steady working region of LLC series resonant Full Bridge DC/DC is confirmed, the relations between input and output voltage depending on switching frequency and load conditions are given.Then, a converter circuit is designed, its parameters are calculated and the selected its components. This paper uses UC3861 for switching control and designed the closed-loop circuit. Finally uses the saber software to analyze some different situation of load.Finally, the simulation results are given, confirm the theoretical results are accurate.Key Words：DC/DC converter; Full bridge; UC3861; LLC目录摘要 (i)ii 第一章引言.............................................................................................................................- 1 -1.1 课题背景......................................................................................................................... - 1 -1.2 谐振变换器研究现状..................................................................................................... - 1 -1.2.1 移相全桥 PWM ZVS DC/DC 变换器.................................................................. - 1 -1.2.2 LC 串联谐振变换器............................................................................................. - 2 -1.2.3 LC 并联谐振变换器............................................................................................. - 3 -1.2.4 LCC 串并联谐振变换器....................................................................................... - 3 -1.3 本文的主要内容............................................................................................................. - 4 - 第二章全桥 LLC 串联谐振 DC/DC 变换器................................................................................ - 6 -2.1 引言................................................................................................................................. - 6 -2.1.1 拓扑图................................................................................................................... - 6 -2.1.2 全桥 LLC 谐振变换器的优缺点.......................................................................... - 6 -2.2 全桥 LLC 串联谐振变换器的原理................................................................................ - 6 -2.2.1 全桥 LLC 串联谐振变换器的等效电路.............................................................. - 6 -2.2.2 全桥 LLC 串联谐振变换器的工作区域............................................................ - 10 -2.3 全桥 LLC 串联谐振变换器的工作过程...................................................................... - 12 -2.3.1 开关管工作在区域 1（f m<f<f r）....................................................................... - 12 -2.3.2 开关管工作在区域 2（f>f r）............................................................................. - 14 -2.4 频率特性....................................................................................................................... - 16 -2.5 空载特性....................................................................................................................... - 17 -2.5 短路特性....................................................................................................................... - 18 -2.6 本章总结....................................................................................................................... - 19 - 第三章闭环控制电路的设计..................................................................................................... - 20 -3.1 UC3861 的简单介绍..................................................................................................... - 20 -3.2 UC3861 的工作原理..................................................................................................... - 21 -3.3 闭环电路的设计........................................................................................................... - 22 -3.4 本章总结....................................................................................................................... - 22 - 第四章参数设计及仿真结果..................................................................................................... - 24 -4.1 参数设计....................................................................................................................... - 24 -4.1.1 性能指标要求..................................................................................................... - 24 -4.1.2 主电路参数设计................................................................................................. - 24 -4.1.3 输出整流滤波电路............................................................................................. - 28 -4.1.4 fmax、fmin、死区时间设计.............................................................................. - 28 -4.2 saber 仿真结果.............................................................................................................. - 29 -4.2.1 满载..................................................................................................................... - 29 -4.2.2 半载..................................................................................................................... - 34 -4.2.3 轻载..................................................................................................................... - 38 -4.2.4 空载..................................................................................................................... - 40 -4.3 本章小结....................................................................................................................... - 42 - 第五章全文总结及展望........................................................................................................... - 43 - 参考文献................................................................................................................................. - 44 - 致谢..................................................................................................................................... - 45 -第一章引言1.1课题背景随着电力电子技术的发展与计算机技术的快速提升，有关 DC/DC 变换器的应用变得很普遍，对于这方面的研究也就多了起来。
大功率DCDC用高频变压器的优化设计——毕业论文
毕业设计（论文）题目大功率DC/DC用高频变压器的优化设计学院（系）：自动化学院专业班级：自动化学生姓名：指导教师：武汉理工大学本科生毕业设计（论文)任务书学生姓名：专业班级：自动化指导教师：工作单位：自动化学院设计(论文)题目: 大功率DC/DC用高频变压器的优化设计设计（论文）主要内容：对大功率高频变压器进行优化设计，研究高频变压器的优化设计方法。
分析变压器用磁芯材料的特性及区别。
讨论绕组线径、匝数、变压器损耗、分布参数等对变压器性能、重量和体积的影响，结合实际的电源系统提出完整的优化设计方法与步骤。
要求完成的主要任务:1．了解全桥式DC/DC的电路图工作原理，输入电压范围29VDC～72VDC，输出电压310VDC～400VDC，额定输出功率，开关频率为20kHz，稳态工作时输出电压脉动峰峰值≤200mV；2．了解变压器的基本构造和工作原理，相关DC/DC配套变压器容量为3500~4000V A，变压器目标工作效率≥98%，整机目标效率≥90%；3．分析变压器磁芯的特性，选择合适的变压器磁芯；4．分析变压器的损耗和影响变压器损耗的因素，通过给定数据设计变压器；5．撰写毕业设计论文，字数不低于15000左右；6．完成英文翻译2万字（其中汉字5000字）；7．参考文献10篇以上（其中外文文献2篇以上）。
必读参考资料：[1] 刘胜利.高频开关电源实用新技术[M].南京：南京航天航空大学出版社南京.[2] 马昌贵.开关电源变压器极其磁芯的发展[J].磁性材料与器件, No[3] 刘凤君.现代高频开关电源技术及应用[M].北京：电子工业出版社.[3] 王瑞华.脉冲变压器设计[M].北京：科学出版社，1996.[4] 伊克宁.变压器设计原理[M].北京：中国电力出版社，2003.指导教师签名：系主任签名：院长签名（章）：武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1绪论 (3)本课题的研究背景和意义 (3)国内外研究现状 (4)本文研究的主要内容 (6)2全桥隔离式DC/DC的工作原理 (7)电路组成和工作原理 (7)2.1.1电路组成 (7)2.1.2 工作原理 (7)3 高频变压器的工作原理及特性分析 (11)工作原理及分类 (11)3.1.1 变压器的结构 (11)3.1.2 变压器的原理 (12)3.1.3 变压器的负载运行和电流变换 (13)3.1.3 变压器的分类 (14).高变压器磁芯分析 (15)3.2.1 软磁材料的发展历程 (15)3.2.2 DC/DC对磁心材料的要求 (16)3.2.3磁心损耗特性 (18)高频开关电源变压器绕组分析 (18)3.3.1 绕组损耗 (18)3.3.2 绕组结构 (19)4桥式DC/DC高频变压器的优化设计 (22)4.1.1 影响变压器效率的因素 (22)全桥隔离型DC/DC用高频变压器的参数设计 (24)结束语 (28)参考文献 (29)致谢 (31)摘要随着电源技术的不断发展，高频化和高功率密度化已成为DC/DC系统的研究方向和发展趋势。
软开关大功率全桥pwm变换器拓扑结构的对比分析
软开关大功率全桥PWM变换器拓扑结构的对比分析许 峰,徐殿国,王健强,柳玉秀(哈尔滨工业大学,哈尔滨 150001) 摘要:比较分析三类主要的软开关大功率全桥PWM变换器拓扑结构、主要工作特征及各自的优势与不足,指出大功率全桥变换器的发展趋势。
介绍一种采用饱和电感与次级有源钳位相结合的FB2ZVS2PWM变换器,它能有效抑制整流管电压过冲及振荡,扩大软开关负载范围。
给出了拓扑结构、次级钳位控制电路及实测波形,该拓扑已成功应用在5kW、开关频率100kHz的功率电源中。
关键词:变换器;效率/软开关;功率密度中图分类号:TM461 文献标识码:A 文章编号:1000-100X(2002)06-0051-03Topology Comparison and Analysis of Soft Switching Pow er Full2B ridge PWM Converter XU Feng,XU Dian2guo,WAN G Jian2qiang,L IU Yu2xiu(Harbin Institute of Technology,Harbin150001,China)Abstract:Three kinds of topology for soft switching high power full2bridge PWM converter and its main feature are compared and analyzed.S ome suggestions on future research are given.A FB2ZVS2PWM converter using saturable induc2 tor and secondary active clamp is proposed.The nondissipative snubber completely eliminates the voltage overshoot and ringing across the rectifiers.The saturable inductor provides a wide ZVS load range.The principles of operation and sec2 ondary active clamp circuit are presentend.The experimental verifications from5kW prototype converter operating at 100kHz are presented.K eyw ords:converter;efficiency;soft2switching;power density1 引 言软开关全桥PWM变换电路拓扑作为目前中大功率应用场合的首选拓扑,一直是研究人员关注的热点。
全桥变换器原理及设计
03
3.2副边占空比丢失
全桥整流 优点：反向电压低(Vsec) 缺点：成本高，压降大
全波整流 优点：成本低，压降小 缺点：反向电压高(2Vsec)
图3.1 副边整流二极管换流波形
1
2
3
3.3整流二极管的换流
整流桥的寄生振荡产生于变压器的漏感Lr与变压器绕组电容和整流管的结电容之间。
减小副边寄生振荡: RC、RCD缓冲电路 原边侧加二极管箝位缓冲电路等
全桥变换器的原理与设计
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全桥、PS-PWM控制概念
PS-FB ZVS-PWM DC/DC变换器工作原理
移相全桥ZVS PWM 直流变换器关键问题
主电路参数设计
5小信号模型建立方法
主要内容
全桥、PS-PWM控制概念之一 单管、双管、四管（电压电流定额相同） 变换器输出功率比较
0 1
PS-FB ZVS-PWM变换器一些问题
1两桥臂实现ZVS的差异
要实现ZVS开通，必须要有足够的能量来抽走将要开通的开关管并联电容上的电荷，并给同一桥臂将要关断开关管并联电容充电。
超前臂：输出滤波电感Lf与谐振电感Lr是串联的，用来实现ZVS的能量是Lf与Lr中能量之和。---较易
滞后臂：变压器副边是短路的，用来实现ZVS的能量只是谐振电感Lr中的能量。---较难
副边占空比丢失是PS-ZVS-PWM变换器中的一个特有现象：副边占空比Dsec小于原边占空比D，其差即是占空比损失Dloss。图中阴影部分即是副边丢失的电压方波。
01
由Dloss计算式可知：Lr越大， Dloss越大；Vin越低， Dloss越大。
02
Dloss的产生使得Dsec减小，为了在副边得到要求的电压，就要减小变压器匝比。而K的减小带来两个问题：①原边电流增加，开关管峰值电流增加，通态损耗增加；②副边整流管耐压增加。
张兴柱,全桥变换器中的高频变压器设计公式
全桥变换器中的高频变压器设计公式张兴柱博士J ：为变压器原副边导线的电流密度（2/mm A ）； s f ：为变换器的开关频率； K ：为变压器的窗口系数； 1η：为变换器在低限满载时的效率。
从面积积公式可知，副边有续流二极管的变压器，其拓扑系数小一些，如对于 45.0max =D ，57.0)(=a T K ，58.0)(=b T K 张兴柱博士简介 n1983、1987、1990年分获浙江大学电机系电力电子的学士、硕士和博士n1990~1995在浙江大学从事电力电子的教学与科研，1992年评为副教授n1995~1998年在美国Virginia Tech电力电子研究中心任客座教授，VPT任高级设计工程师n1998~2001年在深圳华为电气任电源技术研究部总经理n2000~2001年在深圳华为电气兼任二次/工业电源产品线开发经理，副总监n2001~现任普高（杭州）科技开发有限公司总经理长期从事高频开关电源技术及产品的研究、开发、管理和咨询。
主要成果有：1：发表开关电源相关的学术论文40余篇；2：申请开关电源方面的发明专利6个；3：主持国家和省级自然科学基金项目各1个；4：负责开关电源新产品开发项目40余个；5：撰写开关电源技术专题20余个；6：为电源工程师讲授电源设计课程多次；7：为电源项目经理讲授产品开发管理课程多次。
曾获国家、省和单位的主要奖项：1：1990年获浙江大学优秀毕业博士称号2：1991年获国家教委科技进步三等奖3：1992年获中国电工技术学会首届青年科技奖4：1993年获第三届中国青年科技奖5：1999年获华为公司研发管理氛围特等奖6：2000年获华为公司新产品开发金奖7：2003年获杭州市131优秀中青年人才称号2001年至今已为下列公司讲授过各类技术专题多个：深圳艾默生深圳中兴深圳中远通深圳新泰达深圳康达炜北京光宝北京鸿运北京新雷能北京星原丰泰上海梅兰日兰上海Delta 上海Tyco杭州Belfuse 杭州中恒温州鸿宝石家庄国耀漳州科华。
大功率高频开关电源变压器的优化设计
国内图书分类号：TM433西南交通大学研究生学位论文大功率高频开关电源变压器的优化设计年级二OO六级姓名张朋朋申请学位级别工学硕士专业物理电子学指导教师刘庆想教授二OO九年五月Classified Index:TM433Southwest Jiaotong UniversityMaster Degree ThesisOPTIMUM DESIGN OF HIGH-POWER HIGH-FREQUENCY SWITCHING POWER SUPPLYTRANSFORMERGrade: 2006Candidate: Zhang PengPengAcademic Degree Applied for: Master DegreeSpeciality: Physical ElectronicsSupervisor: Liu QingxiangMay.2009西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密□，使用本授权书。
（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
本学位论文的主要创新点如下：采用三维有限元技术计算了高频变压器中的分布参数，提出一种根据充电电流波形测量分布电容的方法。
学位论文作者签名：日期：摘要随着电源技术的不断发展，高频化和高功率密度化已成为开关电源系统的研究方向和发展趋势。
隔离型双向全桥DCDC变换器研究
隔离型双向全桥DCDC变换器研究一、概述随着现代电力电子技术的飞速发展，双向全桥DCDC变换器在可再生能源系统、电动汽车、储能系统等领域得到了广泛的应用。
隔离型双向全桥DCDC变换器作为一种高效率、高功率密度的电力电子设备，具有结构简单、控制灵活、能量可双向流动等优点，成为了电力电子领域的研究热点。
本文旨在对隔离型双向全桥DCDC变换器进行深入研究，首先介绍了隔离型双向全桥DCDC变换器的工作原理和基本结构，然后分析了其控制策略和调制方法，接着讨论了变换器的效率优化和热管理问题，最后通过仿真和实验验证了所提出方法的有效性和可行性。
通过对隔离型双向全桥DCDC变换器的深入研究，本文旨在为其在实际应用中的设计和优化提供理论指导和参考，进一步推动隔离型双向全桥DCDC变换器在电力电子领域的发展。
1. 研究背景及意义随着全球能源危机和环境问题的日益严重，可再生能源和电动汽车等领域对高效、高功率密度和高可靠性的电源变换器需求日益增长。
隔离型双向全桥DCDC变换器作为一种重要的电力电子设备，具有结构简单、效率高、功率密度大、控制灵活等优点，被广泛应用于可再生能源发电系统、电动汽车、航空航天、数据中心等领域。
隔离型双向全桥DCDC变换器在实际应用中面临着一些挑战，如开关器件的损耗、电磁干扰、电压和电流的应力、热管理等问题。
研究隔离型双向全桥DCDC变换器的工作原理、设计方法、控制策略和性能优化等方面具有重要的理论和实际意义。
本文旨在对隔离型双向全桥DCDC变换器进行深入研究，分析其工作原理和特性，探讨其设计方法和控制策略，并通过仿真和实验验证所提出的方法和策略的有效性和可行性。
研究成果将为隔离型双向全桥DCDC变换器的优化设计和应用提供理论依据和技术支持，促进可再生能源和电动汽车等领域的发展。
2. 国内外研究现状隔离型双向全桥DCDC变换器作为一种高效、可靠的电力电子变换装置，在新能源发电、电动汽车、数据中心等领域具有广泛的应用前景。
全桥 LLC 谐振电源的设计与研究 理论部分_毕业设计论文 精品
1.1.2
分布式电源系统应用的普及推广以及电池供电移动式电子设备的飞速发展，其电源系统需用的DC/DC电源模块越来越多。对其性能要求越来越高。除去常规电性能指标以外，对其体积要求越来越小，也就是对其功率密度的要求越来越高，对转换效率要求也越来越高，也即发热越来越少。这样其平均无故障工作时间才越来越长，可靠性越来越好。因此如何开发设计出更高功率密度、更高转换效率、更低成本更高性能的DC/DC转换器始终是近二十年来电力电子技术工程师追求的目标。例如：二十年前Lucent公司开发出第一个半砖DC/DC时，其输出功率才30W，效率只有78%。而如今半砖的DC/DC输出功率已达到300W，转换效率高达93.5%。
关键词：谐振变换器，软开关，基波分析方法，过流保护，损耗分析
Abstract
In DC/DC converter applications, high frequency, high power density, high efficiency is the development trend. As a focus in DC/DC converters research fields nowadays, LLC series resonant converter can solve well these problems such as hard to achieve ZVS in light load and revere recovery problems, also work well without any load, and the current through the resonant network is response to the variation on load. Just with the advantages comparing to the series converter or the parallel converter, it can be widely focused on and used nowadays.
大功率整流器的研究与设计2
摘要电力电子技术已广泛的运用在各个领域，整流器是电力电子装置中常用的设备，它可以直接为电力电子装置提供直流电能。
整流电路作为电网与电力电子装置的接口电路，与控制电路一起可为电力电子装置提供高稳定性和高精度的稳压电源。
本论文主要研究了电力电子器件晶闸管的结构、原理和使用方法，并设计出了450kW整流系统。
正确的触发电路的设计保证了可控整流装置的正常工作，设计中选择了常用的以同步信号为锯齿波的触发电路来对主电路进行控制。
在整流主电路设计的同时对整流系统进行了保护，整流系统的保护一般应覆盖电力电子器件和主电路保护的模块。
设计中整流系统采用了相控整流电路，主要由整流主电路，控制电路，保护电路和负载等组成。
论文中对相关内容进行了详细、透彻的讲述，并插入了大量的图片来说明内容。
在论文的最后，对整流器在电机励磁中的应用作了重点阐述，并叙述了它在其它方面的应用。
关键词：电力电子装置；整流器；晶闸管AbstractThe power electronic technology is widely applied in each domain. Rectifier is commonly used in electronic devices, which can provide DC power to electronic devices directly. Rectifier circuits as the interface circuit of power network and electronic devices, which can provide high stability and high precision regulated power supply for power electronic devices with together control circuits.The thesis discusses the power electronic devices thyristor′s structure, principle and use, and devises the 450kW rectifier system. The right trigger circuit design ensures the normal operation of controlled rectifier, selected commonly used to synchronize the signal for the sawtooth trigger circuit is selected to control the main circuit in the design. When the rectifier circuit is designed the main system of the rectifier is protected, accident prevention and protection of electrolytic rectifier system should normally cover the protection of power electronic devices and the main circuit protection module. Rectifier system which uses phase-controlled rectifying circuit, mainly consists of the rectifier circuit, control circuit, protective circuit and load etc.In the thesis, the related contents are related in detail and extremely, and a large number of pictures are inserted to illustrate the content. In the final of the paper, the rectifier of the motor excitation is illustrated effectively, and other aspects are described in the application of electronic devices.Key words：Power electronics，Rectifier，Thyristor目 录摘 要 ..................................................................................................................................... I Abstract . (II)1 绪论 (4)1.1 课题背景与意义 (4)1.2 课题研究现状 (2)1.3 本课题的研究内容与目标 (3)2 整流器件晶闸管的概述 (4)2.1 晶闸管的结构和工作原理 (4)2.2 晶闸管的伏安特性 (5)2.3 晶闸管的参数 (7)3 450kW 整流器主电路设计 (9)3.1 整流主电路的选择 (9)3.2 整流器件的选用与计算 (10)3.2.1 整流变压器 (10)3.2.2 开关器件的选用与计算 (11)3.3 保护电路的设计 (12)3.3.1 过电压的保护 (12)3.3.2 过电流的保护 ................................................................................................ 20 3.3.3 d d u t 与d d i t 的抑制 (22)3.4 整流主电路 (24)3.4.1 整流主电路原理图 (24)3.4.2 主电路的工作原理 (25)3.5 整流主电路仿真 (25)3.5.1 仿真模型建立 (25)3.5.2 参数设置 (27)3.5.3 仿真结果分析 (27)3.6 谐波的危害及其治理 (30)3.6.1 谐波的危害及影响 (30)3.6.2 谐波治理的方法 (31)4 触发电路 (34)4.1 晶闸管对触发电路的要求 (34)4.2 触发脉冲的作用及形式要求 (35)4.3 同步信号为锯齿波的触发电路 (36)4.4 脉冲形成环节 (37)4.5 锯齿波的形成和脉冲移相环节 (37)4.6 同步环节 (41)4.7 集成触发器 (42)4.8 防止误触发的措施 (42)5 整流器在同步电机励磁中的应用 (44)5.1 同步电机励磁系统的作用 (44)5.1.1 保证电力系统运行设备的安全性、经济性和合理性 (44)5.1.2 提高电力系统稳定性 (45)5.2 励磁组成及结构原理图 (46)5.2.1 励磁的主要组成 (46)5.2.2 励磁结构原理图 (47)5.2.3 同步电机励磁用的整流器的特点 (48)6 整流器在其他方面的应用 (50)6.1 在直流电动机调压—调速中的应用 (50)6.2 在电镀和电解中的应用 (50)6.3 作为蓄电池充电器 (52)6.4 在温度控制上的应用 (52)结论 (54)致谢.................................................................................................. 错误！未定义书签。
高功率LLC全桥变换器谐振网络分析与设计
高功率LLC全桥变换器谐振网络分析与设计赵阳;张萌;马志喆;胡木【摘要】软开关技术是LLC谐振变换器的一大特点,提高了变换器的效率和功率密度,大大降低了开关损耗,但全桥LLC变换器目前缺少一种实现软开关参数的定量分析计算方法和高效简洁的设计思路.本文在建立LLC全桥谐振变换器交流等效电路的基础上,分析开关频率为2个不同谐振频率时的谐振网络阻抗状态,然后遵循能量守恒对LLC的软开关实现进行公式推导,最后提出利用谐振参数关系式与仿真图形相结合的一种简洁的LLC变换器设计思路.搭建了1台全桥LLC谐振变换器样机,实验结果验证了设计方案的正确性.【期刊名称】《河北工业大学学报》【年(卷),期】2015(044)006【总页数】5页(P17-21)【关键词】LLC谐振变换器;软开关;谐振元件;高变换效率;DC/DC变换器【作者】赵阳;张萌;马志喆;胡木【作者单位】湖北工业大学电气与电子工程学院,湖北武汉430068;湖北工业大学电气与电子工程学院,湖北武汉430068;河北工业大学电气工程学院,天津300130;湖北工业大学电气与电子工程学院,湖北武汉430068【正文语种】中文【中图分类】TM46LLC谐振变换器容易利用寄生参数实现软开关，满足开关电源的高转换效率、高功率密度和高开关频率的发展趋势．对LLC谐振变换器进行精确的谐振参数设计成为了目前研究的热点．文献[1]是利用基波分析方法简洁、快速地计算谐振参数．文献[2]提出了一种基于电压增益的谐振参数优化方法，需要对LLC变换器进行更精确的建模与求解．文献[3]则提出的是频域、时域相结合的方法对LLC变换器优化设计．工程设计中往往缺乏精确的分析工具，设计方法过于复杂便难以实现有效的建模与仿真，过于简洁的设计方法又往往难以达到高效率、高功率密度的实现．针对这种现状，本文着重于对软开关的实现进行定量的计算．首先仿真串并联谐振频率点的谐振网络状态,在遵循能量守恒原则下，推导出满足开关管零电压开通的谐振参数关系．然后通过基波分析法得到直流电压增益，对不同谐振参数与直流电压增益的关系进行仿真，再结合参数关系式对谐振参数进行合理的计算与选取．LLC谐振变换器主功率管实现零电压开通是利用自身寄生元器件在开关管关断时间内续流，使开关管开通前两端电压为0．3个谐振元器件形成了串联谐振频率fr和串并联谐振频率fm，且图4为开关频率fs等于fr时变换器的工作波形．当并联电感Lm被副边电压钳位时，根据电感公式u=Lmd i d t，电压u不变，并联电流的斜率一定，则线性上升．当开关管Q1和开关管Q4关断后进入死区时间，谐振电流ir下降到与并联电流im相等时，变压器原边与副边断开，不再进行能量传递，Lm不再被钳位并参与谐振．此时最大并联电流Immax给寄生电容Coss1、Coss4充电，同时寄生电容Coss2、Coss3放电[6]，如图5为寄生电容充放电等效电路图．当开关管Q2和开关管Q3开通前，寄生电容应充放电结束并由寄生二极管续流，则开关管开通时两端电压为0，即零电压开通．开关管Q1和Q4开通过程与上述一样．如何确定在开关管开通前寄生电容就已经充放电完成，可以假设在死区时间内最大并联电流Immax就已经给寄生电容充放电结束，也就是说此时谐振电感Lr和并联电感Lm的能量要满足寄生电容充放电所需的能量，如式(4)所示，谐振电容Cr比寄生电容参数值大很多，在能量转换时可以忽略不计．由图5可见，此时流过每个寄生电容的电流为Immax，并设充放电完成的时间为t01．在死区时间内，寄生电容的电压增加量和减少量相同，都为：开关频率fs等于fr时，谐振电流波形的死区时间非常小可以忽略不计，如图6所示[6]．并联电感Lm被副边电压钳位，可得为了使开关管的寄生二极管在死区时间内开通，谐振参数设计应当满足式(4)和式(10)，这样可以保证主功率开关管的零电压开通并留有裕量．由图2可得LLC全桥谐振变换器的则直流电压增益Mdc为其中：n为变压器变比；Q为串联谐振的品质因数；F为开关频率与谐振频率的比值．根据公式(11)可以仿真出n不变，k值一定时Mdc-F-Q关系曲线和Q值一定时Mdc-F-k关系曲线，如图7所示，其中Mmax为最大直流增益，Mmin为最小直流增益，Mz是纯阻性增益曲线．LLC谐振变换器的设计主要是选取合适的n、F、k和品质因数Q来满足直流电压的最大最小增益Mmax、Mmin，并且满足主开关管的零电压开通的要求．如图7所示，纯阻性谐振网络曲线是变换器容性ZCS工作区域和感性ZVS工作区域的分界线．在选取Q和k值和计算fmax和fmin的时候，我们要避免变换器工作在ZCS区域．令交流等效电路的输入阻抗虚部为0，可以得到纯阻性谐振网络的增益函数．图7中，设纯阻性增益曲线与不同Q值的增益曲线的交点为A(Map、kap)，可见最大增益Mmax与不同Q值的增益曲线的交点都在A点的右边，则落在感性工作区域，所以根据最大增益Mmax与纯阻性增益曲线的交点B可以求出最小开关频率fmin和最大品质因数Qmax，也就是保证变换器在满载最低输入的情况下工作在感性区域的临界Q值，由公式(12)可得把式(13)代入式(12)消掉F可得输入电压最大的时候对应的是LLC谐振变换器的最小增益Mmin，图7可以看出，Q=0时，在k值较大的情况下，增益曲线变化很平缓（参考k=10的增益曲线），以至于在频率范围趋于无穷大的时候都无法让增益值取到Mmin．所以Mmin必须要满足Q=0的增益曲线与Mmin的交点则为变换器的最大开关频率的临界点，也就是说当输入高电压、输出空载的情况可以求得最大开关频率Fmax．根据公式(11)，Q=0，可得k的选取是跟并联电感紧密相连的，在工程设计中k值是要反复验算选取合适的参数值．为了减小通态电流的损耗，并联电感Lm应选大[5]，那么k值应该取小，但曲线不一定能达到最小直流电压增益Mmin，此时可以把变比n取值变大，提高Mmin达到要求．搭建1台全桥LLC谐振变换器．输入电压440 V±10%，输出直流24 V/125 A，输出功率3 kW，谐振频率定为140 kHz．参数计算时大致变比n为18、k值定为10．在计算最大开关频率Fmax时结果为复数，可见k为10增益曲线在频率趋于无穷大的时候都无法达到Mmin．根算得品质因数Q为0.29，谐振电感为30H，谐振电容为40 nF，励磁电感为150H，验算后结果满足上述软开关．据本文上述设计思路，n值取大改为24，k值改为5，计条件．图8a）示出谐振电流Lr与励磁电感Lm电流的仿真波形，图8b）示出输入电压为440 V满载运行时的主开关管栅源电压Vgs及漏源电压Vds的电压实验波形．在驱动电压完全开启之前，开关管两端电压已降为0，可见主开关管实现了零电压开通．在LLC变换器设计时开关频率应以串联谐振频率为基础点，计算并仿真纯阻性增益曲线，与Mdc-F-Q关系曲线和Mdc-F-k关系曲线结合起来，选取合适的谐振参数与开关频率的范围．按照软开关条件公式，并联电感与开关周期及死区时间成正比，增大开关周期及死区时间可以增大并联电感，减小谐振腔电流降低了通态损耗，降低k值也可达到同样的目的．在计算得出的Q值增益曲线达不到最小直流增益时，可以适当提高变压器变比n，反复验算得到最佳的设计参数．【相关文献】[1]邓翔，李大伟，杨善水．LLC变换器中谐振元件的设计[J]．电力电子技术，2013，47（2）：7-14．[2]胡海兵，王万宝，孙文进，等．LLC谐振变换器效率优化设计[J]．中国电机工程学报，2013，33（18）：48-56．[3]江雪，龚春英．LLC半桥谐振变换器参数设计法的比较与优化[J]．电力电子技术，2009，43（11）：56-58．[4]宫力．LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的研究[D]．武汉：华中科技大学，2006：72．[5]Yang Bo，Lee Fred C．Topology Investigation for Front End DC/DC Power Conversion for Distrbuted Power System[D]．Virginia：2003．[6]Lu B，Liu W，Liang Y，et al．Optimal design methodology for LLC resonant converter[C]//Applied Power Electronics Conference and Exposition，2006．Twenty-First Annual IEEE．IEEE，2006．。
全桥式电源的设计
Special lecture notes
变压器匝数的计算
v 变压器原边匝数计算公式为
v
v 式中：Vimax为输入电压的最大值。 v 变压器副边匝数的计算公式为
v
v 式中：Vimin为输入电压的最小值; Vomax为输出电压的最大值。 将参数代入计算并取整后呵得原副边匝数为：N1=114匝,N2=14匝。
Excellent handout template
Special lecture notes
输出滤波电感的设计
v 输出滤波电感的设计可正激变换器的电感设 计一样,有一点需要注意的是全桥输出电感的 频率是2倍的开关频率
Excellent handout template
全桥电路
如果S1、S4与S2、S3的导通时间不 对称,则交流电压uT中将含有直流分 量,会在变压器一次侧产生很大的直 流 分量,造成磁路饱和,因此全桥电 路应注意避免电压直流分量的产生, 也可在一次侧回路串联一个电容,以 阻断直流电流。
2 数量关系
滤波电感电流连续时：
输出电UUoi感电NN流12 2断Tto续n 时,输出电压8U-5o 将高于式 8-5 的计算值,并随负载
减小而升高,在负载为零的极限情
况下：
Uo
N2 N1
U
i
Special lecture notes
图 8-23 全桥电路原理图
图 8-24 全桥电路Exc的elle理nt h想and化out波tem形plate
Special lecture notes
基于UCC3859的性能介绍
v UCC3895是TI公司生产的又一种高性能PWM 移相型控制器。它是UC3879的改进型,除了 具有UC38779的功能外,最大的改进是增加了 自适应死区设置,以适应负载变化时不同的准 谐振软开关要求。新增加了PWM软关断能力。 同时由于它采用了BCDMOS工艺,使得它的功 耗更小,工作频率更高,因而更加符合电力电子 装置高效率、高频率、高可靠的发展要求。
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中 ，具 有 很 高 的 瞬 间 阻 抗 的 电 感 被 加 在 输 入 电
源 和 拓 扑 之 间 。 特 别 适 合 在 大 功 率 、 高 输 出 电 压 及 输 出 稳 压 要 求 严 格 场 合 ，本 文 详 细 阐述 了
其 工 作 原 理 并 设 计 具 体 电路 。
电压馈电Ｂ Ｃ 全桥 变换器 的 Ｕ Ｋ
原 理
全 桥 电 路 是 离 线 式 开 关 电 源 比 较 好 的 结 构 形 式 ， 由 于 其 铁 芯 和 它 的绕 组 完 全 利 用 ， 因 此
它 的 效 率 、 功 率 有 了很 大 的 提 高 。 但 在 高 压 输
加 了Ｂｕ ｋ 换 器 ， 拓 扑 成 本 增 加 了 ， 体 积 增 大 ｃ变 了 。 另 外 ， 当 出 现 共 导 通 时 ，使 ｂ ｃ 电 路 输 出 ｕｋ 母 线 短 路 ，滤 波 电 容 放 电 ， 从 而 烧 毁 一 个 甚 至 所有晶体管。
换 器前串接了Ｂｕ ｋ ｃ 变换器 （ ），而输 出整 流 图１ 器 后直 接输 出滤波 电容 ，这样 直流输 出电压 就
是 变 压 器 次 级 电 压 峰 值 （ 略 整 流 二 极 管 导 通 忽 压 降 ） 。若 同 时 忽 略 逆 变 器 晶 体 管 导 通 压 降 ， 则 直 流 输 出 电压 ＶｏＶ２ ｓ ，其 中Ｖ２ ： （ ／ ） Ｎ Ｎ 是Ｂｕ ｋ ｃ 调 整 器 的 输 出 。 这 样 全 桥 晶 体 管 可 以 不 用 脉 宽 调 制 ， 只 对 Ｂ ｃ 电 路 中 的 晶 体 管 进 行 脉 宽 调 制 就 ｕｋ
出 情 况 下 ，存 在 晶 体 管 开 关 损 耗 大 ，磁 通 不 平 衡 以及 输 出 电感 体 积 大 等 问 题 。
电 压 馈 电Ｂｕ ｋ ｃ 全桥 变 换 器 是 在 全 桥 电 路 变
Ｂ ＣＫ Ｕ 电流馈 电全桥拓扑基本
工作 原 理
它 与 ｂ Ｃ 电 ｓ ｐＮ
Ｔ １
’
图２ ｂ ｃ 电流馈 电全桥拓扑 ｕｋ
基 础 电子 ｌ ０ ８ １ ０ ．０ ２
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ｌ 专题报道 ｌｅ ｔｒ ｅ ｏｔ ａ ｕｅＲ ｐ ｒ Ｆ
没 有 输 出 电 感 ， 但 还 比 ｂ Ｃ 电 压 馈 电 全 桥 电 Ｕｋ
出总 电流 最 小时 电 感 才工 作 在不 连 续 模 式 。
由 以 上 分 析 可 知 ：该 拓 扑 先 关 断 的 晶 体 管
由 于 零 电 压 关 断 而 没 有 关 断 损 耗 ，所 有 的 晶 体
该 电 路 中全 桥 晶 体 管 不 像 全 桥 电 路 使 用 脉 管 因 为 与 变 压 器 漏 感 串 联 且 零 压 导 通 ，所 以 导
电源 成 为 恒 流 源 。
１ ＢＵＣＫ ． 电流馈 电全桥 电路开关管的 电压
和 电流 分 析
Ｂｕ ｋ 流 馈 电 全 桥 电路 中不 会 出 现 晶体 管 ｃ电
电 路 中 的 每 对 晶 体 管 的 导 通 时 间 都 稍 大 于 半 个
周 期 。输 出 电压 的 调 节 是 通 过 调 节 Ｂ ｃ 电 路 的 ｕｋ
Ｑ 的 脉 宽 实 现 的 。 当 全 桥 中 晶 体 管 出 现 共 导 通 时 ， 由 于Ｌ 呈 现 高 阻 抗 ，桥 路 所 有 输 入 、输 出 接 点 电 压 均 将 为 零 ，正 是 这 个 高 阻 抗 使 桥 路 的 供
时刻下降到零 。 在 Ｔ时 刻 ，慢 速 的Ｑ 开 始 关 断 ，其 电流 从 Ｉ
路 少 了 ｂ ｋ 波 电 容 Ｃ （ 图 ２ 所 示 。 可 ＵＣ 滤 如 ）
ｄ ｏ从 ！Ｌ ｌ ｌ 认 为 此 处 仍 有 一 个 由 次 级 输 出 电 容 折 射 的 当 下 降 到 零 ，如 图 （ ）所 示 ，而 Ｉ 零 上 升 ￣ Ｉ 量 电 容 Ｃ Ｖ ， 其 滤 波 功 能 与 同 容 量 实 际 电 容 以保持 电感 电流 （）。 ｆ 相 同 。 输 入 电 感 的 设 计 应 使 输 出 总 功 率 或 输
宽 调 制 ， 使 输 出 保 持 稳 定 。 而 是 两 对 斜 对 角 的 通 损 耗 也 很 小 。 晶 体 管 以半 个 周 期 轮 流 导 通 ；而 且 两 者 之 间 不 像 Ｂｕ ｋ 压 馈 电 拓 扑 那 样 需 留 死 区 时 间 ， 而 是 ｃ电
２ Ｕ Ｋ晶体管导通缓 冲器的基本工作原理 、Ｂ Ｃ
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Ｃ硎
Ｉ 专题报道 ｌｅ ｔｒ ｅ ｏ ｔ ａ ｕｅ Ｒ ｐ ｒ Ｆ
开 关功 率变换 器是现 代 电路理 论的 重要研 可以实现稳定输出。
究对 象 。开关 电源的高 频变换 电路 形式 很 多 ， 常用 的变换 电路 有升压 、降压 、推 挽 、全桥 、 半 桥 、 单 端 正 激 和 单 端 反 激 等 形 式 ，以 上 这 些 拓 扑 都 是 电 压 馈 电 拓 扑 ， 所 谓 电 压 馈 电 是 指 内 阻 很 小 的 电压 源 向 拓 扑 供 电 ， 在 开 关 管 不 正 常
的 情 况 下 ， 该 类 输 入 电 源 是 无 法 限 制 开 关 电 流 的 。 另 外 一 种 就 是 电 流 馈 电 拓 扑 ， 在 该 拓 扑
Ｌｔ
图１ ｕ ｋ ｂ ｃ 电压馈 电全桥拓扑
该 电 路 用 一 个 输 入 电 感 取 代 多 个 输 出 电 感 ，这 样 及 降 低 成 本 又 节 省 了 空 间 ，也 不 会 出 现 由 于 电 感 电 流 不 连 续 而 造 成 电 压 剧 烈变 化 的 情 况 。 同 时 ，电 路 消 除 了 全 桥 电 路 晶 体 管 导 通 瞬 时 应 力 和 减 少 了 关 断 损 耗 。 缺 点 是 由 于 前 级