双管正激研究开题报告

高效率双管正激变换器的研究学生：吴琼指导老师：熊蕊课题来源、意义、目的、国内外概况与预测如何提高效率一直是电力电子领域最为重要的研究方向，而且必将成为未来该领域研究热点，并在某种程度上决定电力电子技术未来的兴衰命运。DC/DC变换技术一直是开关电源技术的重点，也是开关电源技术发展的基础。DC/DC变换是开关电源的基本单元，DC/DC变换技术的发展伴随着开关电源技术发展，也是发展最快的电源变换技术之一。所以，研究高效率DC/DC变换器对电力电子技术的发展具有重要意义。在各种隔离式DC/DC变换器中,单管正激变换器由于具有电路结构简单、成本较低、输出电流大、工作可靠性高等优点而广泛应用于中小功率变换场合，更成为低压大电流功率变换器的首选拓扑结构。但由于主开关管电压应力较大而不适合输入电压高的场合。传统双管正激变换电路使得正激电路的主开关电压应力减小了一半左右，但是受复位机制的限制，它的工作占空比只能小于0.5，不适合电压范围较宽的场合。且开关管工作在硬开关状态下，开关损耗大，在不断追求高频化的今天，显得不合时宜。本着最大可能提高电路效率的原则，本文着重研究了一种高效率双管正激变换器。课题来源、意义、目的、国内外概况与预测辅助绕组复位RCD钳位复位LCD钳位复位谐振复位有源钳位复位正激复位方式的研究辅助绕组复位正激变换器DVT1D2D3D1N2N3NC***OV一次绕组二次绕组去磁绕组1N2N3N优点：实现了变压器磁化能量无损地回馈到电网中去缺点：①功率开关承受两倍的电源电压应力;②占空比0.5,不适合宽输入电源电压场合；③复位绕组使变压器结构复杂化;④需加缓冲网络抑制变压器漏感引起的功率开关关断电压尖峰。RCD钳位正激变换器钳位二极管钳位电容钳位电阻CDCCR优点：采用钳位的磁复位方式的单端正激变换器结构简单，成本低廉，占空比大于0.5，主开关管的电压应力较低，不需要辅助开关管。缺点：由于在复位电路中的钳位电阻消耗能量，使得变换效率变得很低。在一些对效率要求不高或对成本要求严格的电源中，通常应用钳位的变换器。LCD钳位正激变换器DVT1D2D1N2N**OVLC3D4D构成无损缓冲复位电路34LCDD优点：无损LCD缓冲网络技术可将磁化能量和漏感能量返回到电网中,保证了变换器高效率。缺点：开关频率大于30kHz时便暴露出其缺点,其原因是过大的谐振电流增加了功率开关导通损耗。谐振复位正激变换器mLsC变压器励磁电感开关管寄生电容优点：不需要任何附加的磁复位元件，而是直接通过励磁电感和主开关管的寄生电容就可以实现变压器复位，变压器励磁电流可沿正负方向流动提高了磁心利用率，同时其工作的最大占空比可以大于0.5。缺点：主开关管承受电压应力较高。有源钳位正激变换器2DDV1D1N2N**OV1T2T1C2C3D4D2TC钳位开关管钳位电容优点：（1）主开关和钳位开关均可实现零电压开通；（2）主开关电压被钳住，一周期内小于或等于电源电压与钳位电容电压之和，减小了电压应力；（3）变压器磁心可靠自动磁复位，无须另加复位措施；（4）变压器励磁电流可沿正负方向流动，磁心工作于磁化曲线第一和第三象限，提高了磁心利用率；（5）占空比可大于0.5。和其他无源钳位（RCD钳位或谐振钳位）正激变换器相比，复位时间更短，电压利用率更高，主开关管电压应力更小。缺点：增加了变换器设计难度与成本有源钳位双管正激变换器通过对以上单管正激电路的复位方式的比较，有源钳位技术有着其明显的优越性，将这种十分成熟的复位技术应用到传统双管正激电路中，即演变出一种宽范围双管变换电路，称之为有源钳位双管正激变换电路。该电路结合了有源钳位技术和双管正激的优点，实现了最大工作占空比能够大于0.5的优点，而且功率开关管的电压应力较小。预计达到的要求及技术指标输入电源：300±50V输出电压：24V输出电流：10A开关频率：100kHz效率：85％以上预计技术关键和技术方案和主要实验研究SV3rT2rT1rTfLfLfC··CoV+-UCC3580驱动mL阶段一：能量传递主开关管导通（由后面的分析可知，此时主开关管的体二极管导通，因此为ZV开通），钳位开关管关断，能量从输入端传送到输出端。阶段二：谐振主开关管关断（其结电容电压为零，为软关断），两个主开关管的结电容与变压器励磁电感谐振，电容电压上升至，励磁电流达到最大正值，之后，励磁电流开始下降，继续对两个主开关管结电容充点，变压器两端电压反向。2SV阶段三：钳位当结电容电压上升到时，钳位开关管的体二极管导通，此时使钳位开关管开通即为ZV开通，励磁电流逐渐减小到零后，开始反向变大。阶段四：谐振钳位开关管关断，主开关管结电容与变压器励磁电感再次谐振，电容电压下降，当下降至，励磁电流达到反向最大，结电容电压继续下降，变压器原边绕组存在正偏电压，使副边两个二极管同时导通，磁化能量可能被转移输出，但由于变压器漏感可有效延滞该转移，结电容电压可被泻放至零，此后，主开关管体二极管导通为反向的励磁电流提供回路，并等待主开关管重新导通。2SCVV2SV(1)占空比的确定输入输出关系：钳位电容电压：主开关管上承受的电压应力为：为了保证输入电压最大和最小时，主开关管上承受的应力相等，可得sonsoVtVDVNTN1CSDVVD1SdsSCVVVVDminmaxmaxmin11SSVVDD又因为：综上可得：maxminoNVDVminmaxoNVDVmaxminmaxmin3502506()24(350250)SSoSSVVNVVVmaxmin6240.576250oNVDVminmax6240.411350oNVDV（2）ZVS开关频率提高后，可以减小变压器及滤波电路的体积，但同时也会带来大的开关损耗，有源钳位突出的一点优势，是能够实现主开关管和钳位开关管的零电压开通。首先，合适的钳位电容和变压器一次侧电感参数，是实现ZVS的一步，变压器一次侧电感对零压软开关范围影响很大,太小则不能实现小电流时的软开关,太大则影响最大输出功率,因此应根据输出电流调节范围选择恰当值；其次，根据有源钳位正激变换器的工作原理可以知道，当一次测电感和钳位电容参数确定后，欲使得主开关管实现ZVS导通，还应合理设计阶段四中钳位开关管关断至主开关管开通的延迟时间。当钳位开关管关断后，激磁电感与结电容，进行谐振，延迟时间必须大于1/4个谐振周期，这样结电容上的电压才会谐振至零,即224mSLCt另一方面，阶段二中，合适的选择从主开关管关断至钳位开关管开通的延迟时间，可以使得钳位开关管也实现零电压导通，的范围比较宽,确定起来也就比较简单,只要保证在主开关管关断后结电容充电到钳位电压使钳位开关管导通即可。（3）副边整流续流二极管为了减小副边整流续流二级管的导通压降，采用肖特级二极管（SBD），如果为了进一步提高效率，也可采用自驱动式同步整流。1t1t谢谢！请各位老师同学批评指正