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单电感E~2类软开关电源控制电路的设计

作　者: 张克军
导　师: 刘平
学　校: 郑州大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 开关电源 E~2类高功率密度软开关控制电路
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

开关电源发展至今,高频化、小型化、高功率密度等是其主要的发展趋势。自软开关技术提出后,开火电源能在更高的频率下获得高效率,由于软开关技术能有效地减小开关电源的体积,提高功率密度,从而被广泛地应用于开关电源技术中。开关电源的控制方式通常有定频调制和变频调制两种,常见的定频调制有脉宽调制(PWM), PWM驱动信号的频率保持不变,通过改变脉冲信号的宽度(占空比)来实现对输出的控制；变频调制驱动信号的频率是不恒定的。设计要求变换器工作在软开关的状态(零电压开通),而上述两种控制方式并不能满足这个要求,故本文提出了一种新颖的控制方式。本课题主要研究单电感E2类软开关DC/DC变换器的控制,在开关电源设计中,输出电压的控制是高性能开关电源必须解决的关键问题,能否设计出性能良好的控制电路就显得至关重要。由于闭环控制系统都会存在不稳定的可能性,因此需要对反馈控制系统设计补偿环路,使电路系统稳定。文章中首先介绍了E2类DC/DC变换器的电路拓扑结构以及工作原理,基于该变换器的原理,设计了一台功率为100W、输出为24V的隔离式单电感E2类软开关DC/DC变换器,给出了设计参数,选择了合适的开关器件,并通过了仿真验证。然后结合变换器的工作原理和特点,选择MC33262作为控制芯片,以该芯片为核心设计变换器的控制电路。设计的控制电路由两部分组成：隔离、取样电路,用来采样输出电压并实现变换器初、次级电气隔离；2型误差放大器,设计补偿电路使反馈电路系统稳定。最后根据芯片临界电流传导模式控制的特点,在电路中加入RC滞后电路,实现变换器的软开关(零电压开通),并完成电路的整体设计。本文设计的控制电路可以使开关电源工作在软开关状态,提高了效率和功率密度,并且电路工作稳定,达到了设计指标,具有一定的实际应用价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
1 绪论  9-19
  1.1 开关电源的现状与发展  9-11
  1.2 开关电源分类  11-13
  1.3 软开关技术  13-15
  1.4 控制方法的介绍  15-17
  1.5 本课题的主要工作  17-19
2 DC/DC变换器的分析与选取  19-29
  2.1 E类逆变器  19-22
    2.1.1 E类逆变器的工作原理  20
    2.1.2 E类逆变器的工作状态  20-22
  2.2 E类整流器的分析  22-24
    2.2.1 零电压E类整流电路  22-23
    2.2.2 零电流E类整流电路  23-24
  2.3 E~2类DC/DC变换器  24-28
    2.3.1 传统的E~2类DC/DC变换器  24-25
    2.3.2 单电感E~2类DC/DC变换器  25-28
  2.4 本章小结  28-29
3 变换器的原理及设计  29-44
  3.1 变换器的电路拓扑与工作原理  29-31
  3.2 变换器的设计  31-40
    3.2.1 变换器的设计要求  31-32
    3.2.2 变换器的设计  32-39
    3.2.3 开关管的选取  39-40
  3.4 变换器的仿真  40-43
  3.5 小结  43-44
4 反馈电路的设计  44-57
  4.1 控制芯片  44-48
    4.1.1 芯片的选取与介绍  45-46
    4.1.2 芯片的工作原理  46-48
  4.2 隔离式E~2类软开关DC/DC变换器的反馈电路  48-56
    4.2.1 取样、隔离电路的设计  49-51
    4.2.2 2型跨导误差放大器的设计  51-56
  4.3 小结  56-57
5 整体电路分析及软开关的实现  57-66
  5.1 整体电路分析  57-58
  5.2 整体电路的设计  58-62
    5.2.1 芯片外围电路的参数设计  58-59
    5.2.2 电源软开关的实现  59-62
  5.3 电路仿真  62-65
  5.4 本章小结  65-66
6 结论与展望  66-68
  6.1 结论  66
  6.2 展望  66-68
参考文献  68-70
个人简历、在学期间发表的学术论文  70-71
  个人简历  70
  在学期间发表的学术论文  70-71
致谢  71

单电感E~2类软开关电源控制电路的设计

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