文档介绍：CENTRAL SOUTH UNIVERSITY
本科生毕业论文(设计)
题目
高功率密度小功率DC-DC
模块电源的研究
学生姓名
刘翔
指导教师
学院
信息科学与工程学院
专业班级
完成时间
2012年5月
本科生院制
目录
摘要 II
ABSTRACT II
第一章绪论 2
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第二章小功率模块电源主电路基本拓扑 2
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降压型变换器 2
反激式变换器 2
正激式变换器 2
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第三章 Buck型变换器的设计 2
Buck型变换器主电路设计 2
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3型误差放大器的原理 2
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Buck型变换器的闭环仿真 2
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第四章软开关电路的分析、设计与仿真 2
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RCD与L的组合吸收电路的原理分析 2
仿真设计与结果分析 2
Buck型ZVS-PWM电路 2
Buck型ZVS-PWM电路的原理分析 2
仿真电路的设计 2
仿真结果与分析 2
-PWM电路 2
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第五章总结与展望 2
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结束语 2
参考文献 2
摘要
近年来开关电源产业发展迅速,开关电源技术在消费电子类电源、通讯领域电源和工业领域电源中得到了广泛的应用,人们对电源高频化、小型化、轻量化、模块化等需求也随之提高,大力推动了开关电源技术的迅速发展。
本文主要研究高功率密度小功率DC-DC模块电源拓扑以及提高模块电源功率密度、能量转换效率的方法。通过提高开关频率,减小模块电源无源器件的体积,同时应用软开关技术、同步整流技术减小开关器件的损耗,提高电源效率,以减小散热片的面积,进一步提高电源的功率密度。本文采用Powersim公司的PSIM软件做仿真研究,相比于其他的电力电子仿真软件,其具有仿真速度快、功能模块齐全且可配置性强、容易上手等优点。
文中首先对三种常用于小功率开关电源主电路拓扑的基本工作原理和各自的优缺点进行了分析,最后确定以Buck型变换器作为模块电源的主电路拓扑。
其次,以一个输入5~12V、,对Buck型拓扑主电路以及反馈回路进行分析与设计,计算选择相应的元件参数,应用PSIM软件的SmartCtrl组件对反馈回路的3型误差放大器进行设计,并通过仿真验证系统的闭环稳定性,分析主开关的电压、电流应力,以此作为之后设计的软开关电路性能分析的基础。
再次,针对模块电源高频化带来的“硬开关”损耗高、开关器件工作环境恶劣等问题,引入了组合吸收电路、Buck型ZVS-PWM电路以及应用同步整流技术的Buck型ZVS-PWM电路,文中分析了它们的工作原理,并在之前设计的Buck型变换器的基础上对上述三种软开关电路的主电路和控制策略进行了设计。通过仿真验证了这三种软开关电路的引入在保证主电路稳定性能的基础上,分别从一定程度上改善了开关器件的工作应力;Buck型ZVS-PWM电路提供了主开关零电压导通条件,减小了主开关导通时的交叠损耗,很大程度上提高了模块电源的效率;同步整流技术的应用则减小了电路中的传导损耗,进一步提高了效率,使电源的效率达到90%以上。
最后,总结全文所做的工作,指出研究中的不足以及下一步的工作。
关键词:开关电源功率密度模块电源软开关同步整流 PSIM
ABSTRACT
In recent years, with the rapid development of the switching mode power supply industry, the switching mode power supply technology has been widely used in the field of the consumer electronics, communications, indu