【摘要】：在電力電子技術(shù)領(lǐng)域,大幅提升功率變換器的開關(guān)頻率以減小其尺寸與重量成為工業(yè)電子和消費(fèi)電子等產(chǎn)業(yè)的追求目標(biāo)。當(dāng)開關(guān)頻率提高到高頻(HF,3MHz~30MHz)乃至超高頻(VHF,30MHz~300MHz)范圍時(shí),無源元件的體積大大降低,有效促進(jìn)了系統(tǒng)的小型化、輕量化和高功率密度的實(shí)現(xiàn)。開關(guān)電源的高頻化技術(shù)優(yōu)勢明顯、發(fā)展?jié)摿薮笄沂袌銮熬肮饷?逐漸成為學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。在此背景下,本課題開展了對20MHz高頻DC/DC系統(tǒng)的研究。本文提出了理論推導(dǎo)與數(shù)值解析相結(jié)合的參數(shù)設(shè)計(jì)方法,優(yōu)化了Class E和ClassΦ_2逆變器的設(shè)計(jì)流程,保證了開關(guān)管在任意占空比下均能實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通(ZVS)特性,提高了逆變器的設(shè)計(jì)速度與精度。同時(shí)本文完成了對Class E諧振整流器的建模分析,獲得了二極管電壓應(yīng)力和整流器基波等效阻抗的特性,為整流器參數(shù)設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)�；诖�,本文搭建了基于Class E和ClassΦ_2逆變的非隔離型高頻系統(tǒng),測試結(jié)果證明了上述設(shè)計(jì)方法的合理性。為進(jìn)一步降低開關(guān)管電壓應(yīng)力,提高系統(tǒng)輸入電壓等級和運(yùn)行安全性,本文提出了一種具有低電壓應(yīng)力特性的隔離型高頻拓?fù)�。首先對開關(guān)阻抗相角進(jìn)行約束使其呈微感性,從而保證了開關(guān)管的ZVS特性;然后對開關(guān)阻抗幅值進(jìn)行約束,實(shí)現(xiàn)了對電路中電壓諧波特性的調(diào)整,使得開關(guān)管電壓應(yīng)力從傳統(tǒng)的輸入電壓的4倍下降至2.5倍。該拓?fù)淠軌蛴行У亟档烷_關(guān)管電壓應(yīng)力和系統(tǒng)體積同時(shí)提高系統(tǒng)工作效率。相比于分立式磁性元件,平面PCB結(jié)構(gòu)品質(zhì)因數(shù)更高,應(yīng)用于高頻系統(tǒng)的損耗更小。本文提出了一種寄生電阻最小化的、具有變繞組寬度結(jié)構(gòu)的PCB磁性元件,采用理論分析和有限元仿真相結(jié)合的手段,完成了對其電氣特性的研究,實(shí)現(xiàn)了對元件電氣參數(shù)的精確快速計(jì)算,所提結(jié)構(gòu)能夠有效提升系統(tǒng)性能。本文采用了改進(jìn)型諧振驅(qū)動電路方案,通過支路間的諧振續(xù)流減小驅(qū)動的輸入電流,有效降低了系統(tǒng)的驅(qū)動損耗。并采用ON-OFF控制策略實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的閉環(huán)控制,保證了系統(tǒng)在寬負(fù)載變化范圍內(nèi)的高工作效率。本課題設(shè)計(jì)并搭建了一款輸入12V、額定輸出5V/5W,工作頻率20MHz的隔離低電壓應(yīng)力型高頻DC/DC實(shí)驗(yàn)樣機(jī),測試結(jié)果與預(yù)期指標(biāo)吻合,系統(tǒng)在50%~100%的負(fù)載率下,工作效率始終高于77%且滿載效率為79.4%。
【圖文】：

圖1-11兩種Coilcraft生產(chǎn)的空芯螺線管電感

常用的平面螺旋電感結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM46

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 石健將,王慧貞,嚴(yán)仰光;一種新穎組合變換器拓?fù)溲芯颗c應(yīng)用[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2002年06期

2 張芳;蔡金燕;;基于電壓應(yīng)力的加速試驗(yàn)設(shè)計(jì)[J];電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn);2010年01期

3 秦嶺;張航;謝少軍;;低電壓應(yīng)力零電流開關(guān)降壓變換器[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2008年06期

4 鄒劍華;林維明;汪晶慧;;低電壓應(yīng)力Buck/Boost PFC的開關(guān)器件損耗分析[J];低壓電器;2008年09期

5 伍瑤;張興;周小義;;非最小電壓應(yīng)力無源無損緩沖電路的研究[J];電力電子技術(shù);2007年03期

6 段玉波;伍旭燦;閆俊泉;張弈鵬;;耦合電感低電壓應(yīng)力Boost變換器[J];國外電子測量技術(shù);2017年09期

7 丁杰;趙世偉;文楚強(qiáng);;單開關(guān)低電壓應(yīng)力的高增益Boost變換器[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2019年12期

8 姚緒梁;于樂;羅耀華;;新型非最小電壓應(yīng)力無源無損Buck電路軟開關(guān)的設(shè)計(jì)[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2011年03期

9 朱躍,郭潔;運(yùn)行中各種電壓應(yīng)力對避雷器劣化的影響[J];西北電力技術(shù);2001年06期

10 管春;婁哲理;龍江航;王俊杰;;一種非隔離型交錯(cuò)高增益Boost變換器[J];電機(jī)與控制應(yīng)用;2019年07期

相關(guān)會議論文 前4條

1 姚凱;阮新波;徐明;季清;;Boost-Flyback單級PFC變換器的研究[A];2008中國電工技術(shù)學(xué)會電力電子學(xué)會第十一屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2008年

2 鄒劍華;任麗君;林維明;汪晶慧;;一種改進(jìn)型單級PFC電路的設(shè)計(jì)[A];2008中國電工技術(shù)學(xué)會電力電子學(xué)會第十一屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2008年

3 石健將;王慧貞;嚴(yán)仰光;;雙管正激并-串聯(lián)組合變換器研究與應(yīng)用[A];第二屆全國特種電源與元器件年會論文集[C];2002年

4 張昊然;陳乾宏;錢海;;E類變換器輸出電壓控制方法及其特性的研究[A];2008中國電工技術(shù)學(xué)會電力電子學(xué)會第十一屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 胡雪峰;高增益非隔離型Boost變換器拓?fù)浼捌溲苌椒ㄑ芯縖D];南京航空航天大學(xué);2014年

2 劉福鑫;組合式三電平直流變換器及其軟開關(guān)技術(shù)[D];南京航空航天大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 胡西紅;低電壓應(yīng)力型單管諧振高頻功率變換器研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

2 程耀廣;芯片組產(chǎn)品抽樣老化和去除老化的實(shí)現(xiàn)[D];復(fù)旦大學(xué);2009年

3 冷劍飛;一種改進(jìn)型相移加PWM控制的雙向DC/DC變換器研究[D];天津大學(xué);2012年

4 張士宇;寬輸入Boost變換器研究[D];西南交通大學(xué);2013年

5 吳江波;ZVS PWM大功率高頻開關(guān)電源的研究[D];西安理工大學(xué);2006年

6 夏炎冰;自磁復(fù)位正激式變換器研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

7 于樂;DC-DC變換器軟開關(guān)技術(shù)的研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

8 高一星;單級功率因數(shù)校正技術(shù)的研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2012年

9 陳復(fù);基于開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的直流變換器研究[D];重慶大學(xué);2015年

10 陶芬芬;高k/金屬柵的可靠性研究[D];山東大學(xué);2014年

，

本文編號：2614563