本文關鍵詞：一種DCM模式AC-DC反激轉換器環(huán)路的設計

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【摘要】：近年來,開關電源的發(fā)展越來越迅猛,憑借其體積小,重量輕,效率高等優(yōu)點,開關電源的應用已經遍及到生活的方方面面。開關電源主要分為AC/DC和DC/DC兩種類型,得益于軟開關技術和工藝的提升,DC/DC的發(fā)展逐漸成熟。而AC/DC開關電源由于體積相對較大,且在工作時伴隨著內部的高壓,高頻,大電流的開關動作,需要更加優(yōu)化的電源設計方案。本文設計了一種次邊反饋結構的DCM峰值電流控制模式的AC/DC反激轉換器,包括變壓器的設計,RCD鉗位電路的設計,反饋回路的設計,補償電路的設計,以及VDD過壓／欠壓,VS過壓,突發(fā)模式,OCP等保護電路的設計。這些設計有效的提高了AC/DC轉換器輸出電壓的穩(wěn)定性和環(huán)路的安全性,本論文了主要研究內容和創(chuàng)新型成果歸納如下：1.基于線性系統(tǒng)的控制理論,對反激轉換器與Buck/Boost轉換器進行了等效性分析,運用平均電流模型,交流小信號模型和微繞線性逼近法對工作在CPM-DCM模式下的反激轉換器的功率級控制與輸出函數進行了建模和推導。2.設計了一種結構簡單,補償效果良好的轉換器的反饋網絡和補償網絡,并對反饋網絡和補償網絡的傳遞函數進行了推導。運用零極點分析法對環(huán)路的傳遞函數幅頻響應的波特圖進行了分析,通過合理的補償電路的設計,確保在恒壓模式下轉換器在全負載范圍內輸出均具有良好穩(wěn)定性和響應速度。3.依據輸入輸山電壓的值的大小,并且保證工作在DCM工作模式下,對轉換器環(huán)路中的變壓器進行了設計,確定了變壓器原邊電感的電感值,原邊電感與輸出端次邊電感的匝數比,以及原邊電感與VS端電感的匝數比。VS端電感的設計不僅可以檢測輸出電壓,還可以根據VS采樣電壓的不同實現轉換器的降頻工作模式,減小開關損耗。對輸入端的功率MOS管進行了RCD鉗位電路的設計,防止因變壓器漏感的因素造成的電壓脈沖對功率MOS管的損壞。4.在轉換器芯片內部設計了VDD過壓／欠壓保護,VS過壓保護,突發(fā)模式保護等保護電路,這些保護電路可以保證芯片在遇到一些意外情況時不至于燒毀芯片。VDD過壓保護可以保證在輸入端VDD過高時關斷功率MOS管,VDD欠壓保護觸發(fā)時可以使轉換器開啟下一個高壓啟動周期對轉換器供電,VS過壓保護觸發(fā)時會關斷功率MOS管,并通過計數器計數進入閂鎖模式,突發(fā)模式觸發(fā)時會關斷功率MOS管,以降低轉換器的開關功耗,提高開關電源的工作效率。
【關鍵詞】：開關電源 反激轉換器 峰值電流控制 非連續(xù)導通模式 環(huán)路穩(wěn)定
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 課題背景11-12
• 1.1.1 開關電源的應用11
• 1.1.2 開關電源的發(fā)展趨勢11-12
• 1.2 開關電源的分類12-17
• 1.2.1 按照控制原理方式不同分類13
• 1.2.2 按照控制類型不同分類13-15
• 1.2.3 按照工作模式不同分類15-16
• 1.2.4 按照反饋類型分類16-17
• 1.3 國內外研究現狀17-18
• 1.4 論文的研究內容和結構安排18-19
• 1.5 本章小結19-20
• 第二章 開關電源的拓撲結構和工作原理20-32
• 2.1 開關電源的拓撲結構20-24
• 2.1.1 Buck電路20-21
• 2.1.2 Boost電路21-22
• 2.1.3 Buck/Boost22-24
• 2.2 反激轉換器與Buck/Boost開關電源的等效關系24-26
• 2.2.1 Buck/Boost與反激轉換器等效的原理24-26
• 2.2.2 Buck/Boost與反激轉換器等效的仿真驗證26
• 2.3. 反激轉換器的工作模式26-31
• 2.3.1 不連續(xù)導通模式27-28
• 2.3.2 連續(xù)導通模式28-30
• 2.3.3 電流控制模式30-31
• 2.4 本章小結31-32
• 第三章 反激轉換器環(huán)路的設計32-47
• 3.1 環(huán)路穩(wěn)定相關的基本概念32-34
• 3.1.1 負反饋電路的穩(wěn)定性32-33
• 3.1.2 波特圖33
• 3.1.3 極點和零點33-34
• 3.2 DCM峰值電流控制模式反激轉換器電壓環(huán)路的設計34-39
• 3.2.1 反激轉換器的工作原理34-35
• 3.2.2 反激轉換器變壓器電感的設計35-37
• 3.2.3 轉換器初級側的RCD鉗位電路的設計37-39
• 3.3 反激轉換器的零極點分析39-43
• 3.3.1 調制模塊39-40
• 3.3.2 反激轉換器的CPM-DCM工作模式的建模40-42
• 3.3.3 反饋網絡和補償網絡42-43
• 3.4 DCM峰值電流控制模式反激轉換器電壓環(huán)路的幅頻特性分析43-46
• 3.4.1 反激轉換器環(huán)路的傳遞函數推導43-44
• 3.4.2 反激轉換器環(huán)路的幅頻特性的仿真驗證44-46
• 3.5 本章小結46-47
• 第四章 反激轉換器的電壓環(huán)路及保護電路的仿真驗證47-62
• 4.1 反激轉換器恒壓模式下仿真結果分析47-54
• 4.1.1 環(huán)路控制方式的仿真48-51
• 4.1.2 輸出電壓仿真51-54
• 4.2 VDD過壓/欠壓保護電路54-56
• 4.2.1 VDD過壓/欠壓保護電路的設計54-55
• 4.2.2 VDD過壓/欠壓保護電路的仿真55-56
• 4.3 VS過壓保護56-57
• 4.3.1 VS過壓保護電路的設計56-57
• 4.3.2 VS過壓保護的仿真57
• 4.4 突發(fā)模式保護57-59
• 4.4.1 突發(fā)模式保護電路的設計57-58
• 4.4.2 突發(fā)模式保護電路的仿真結果58-59
• 4.5 過流保護59-60
• 4.5.1 過流保護電路的設計59-60
• 4.5.2 過流保護電路的仿真結果60
• 4.6 本章小結60-62
• 結論62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-68
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文68-69
• 附錄69-72

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前2條

1 常昌遠;譚春玲;姚建楠;鄒一照;魏同立;;全負載下實現高效率的DC-DC轉換器芯片設計[J];東南大學學報(自然科學版);2007年01期

2 郇惠云;;數字電源概述[J];中國西部科技;2009年16期

中國碩士學位論文全文數據庫 前5條

1 王彥生;基于嵌入式微控制器LM3S1138設計的小型高效小功率可調輸出開關電源[D];青島科技大學;2011年

2 張艷艷;單片降壓型DC-DC變換器芯片電路分析與版圖優(yōu)化設計[D];西安科技大學;2012年

3 安斌;原邊控制的恒流恒壓輸出AC/DC控制器設計技術研究[D];西安電子科技大學;2012年

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本文編號：1120391