基于移相全桥倍流同步整流变换器的设计

摘要

随着信息技术的快速发展，低压大电流变换器在计算机、通信等领域中得到广泛的应用。现在的低压大电流变换器大都采用隔离型BUCK变换器，为了降低变换器输入直流母线损耗和减小输入滤波器的体积，变换器的输入电压在不断的提高，而变换器的输出电压更低，输出电流更大，开关频率不断提高，因此传统的BUCK变换器已不能满足低压大电流变换器的要求。
　　本文在分析国内外低压大电流变换器发展的基础上，通过对几种典型主电路拓扑的对比选择，确立了全桥倍流同步整流电路为主电路拓扑，并对其工作原理以及工作模态作了理论分析。在低压大电流输出场合，采用同步整流技术可以弥补传统二极管整流损耗大的缺点，实现了高效率的DC-DC变换。采用倍流整流技术，由于两个输出滤波电感交错并联，可以有效的抑制输出电流纹波，减小电感的尺寸。目前，对全桥变换器的研究大都采用移相控制技术，本文采用移相控制技术，并利用变压器的漏感同开关器件的结电容实现全桥开关管的软开关，减小了开关管的开关损耗，进一步提高了变换器的效率。本文采用电压闭环控制，提高整个变换器的稳定性。
　　UC2875是一款移相谐振控制器，它的控制方式完全符合全桥倍流同步整流软开关变换器的需求。HIP4081是一款高频全桥 FET驱动器，能够输出四路相互隔离的驱动脉冲。本文使用UC2875和HIP4081共同实现主电路的移相控制，给出了主开关器件实现 ZVS的具体条件和参数设计，同时对设计了变换器的主电路、控制方法、变压器，并使用PSPICE仿真软件对变换器系统进行了仿真验证，仿真结果与理论分析一致。
　　最后，本文以上述理论为基础，成功设计了一台输入36~60V，开关频率100KHz，输出3.3V，0~15A的变换器实验样机，其各项实验结果均满足设计指标要求，实验验证了所做理论分析的正确性。

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第一章 绪论

1.1课题的提出及研究意义

1.2低压大电流型开关电源国内外研究现状和其发展方向

1.3本课题的研究目标和内容

第二章 移相控制ZVS PWM全桥倍流同步整流变换器的研究

2.1开关电源的控制方式

2.2设计拓扑结构的选择

2.3全桥变换器控制方式的选择

2.4整流电路拓扑结构的选择

2.5主电路工作状态的分析

2.6超前和滞后桥臂实现ZVS的条件

2.7副边占空比丢失

2.8本章小结

第三章 主电路设计

3.1引言

3.2输入整流二极管的选择

3.3输入滤波电容的选择

3.4逆变全桥的设计

3.5高频变压器的设计

3.6输出滤波电感的设计

3.7同步整流管的选择

3.8输出滤波电容的设计

3.9本章小结

第四章 控制电路设计

4.1控制电路的设计

4.2闭环控制电路设计

4.3驱动电路的设计

4.4同步整流管驱动的设计

4.5辅助电路的设计

4.6本章小结

第五章 仿真和实验

5.1系统仿真

5.2系统实验

5.3本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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