基于半桥谐振软开关技术的DC/DC电源的研究

摘要

DC/DC开关电源由于其良好的性能，在输出端可获得一个或多个的稳定直流电压，所以在远程数据通讯、计算机、自动化设备、军事、航天等领域都得到了广泛应用。随着现在许多用电设备外形尺寸的不断减小，对供电电源的重量、体积和外形尺寸要求越来越严格。而发展软开关技术实现高频化是减小隔离型DC/DC电源重量和体积的重要途径，这也是现在隔离型DC/DC电源的研究热点。本文中主要对半桥型DC/DC电源的软开关技术进行了研究和分析。
　　首先对软开关技术进行了介绍，并对一些软开关基本单元进行了分析，并详细研究了目前半桥软开关技术中被研究的最多的两种软开关电路。然后提出了本文的新型软开关电路，对其工作模式进行了详细分析，并与前两种电路做对比，指出各自的优缺点。
　　其次对本文提出的新型软开关电路的控制策略进行了研究：分析了半桥逆变电路的控制方式以及PWM与PFM调制方法的特点，最后确定了用PFM做内环，PWM做外环的电流电压双环控制方法。其中PFM做内环可以使系统中的功率管实现零电流关断，PWM做外环可以使系统输出稳压。
　　然后对系统主电路进行了SIMULINK仿真，对控制策略的可行性进行了仿真验证，并对PWM调制与PFM调制中的占空比和频率对系统的影响进行了统计，得出PWM与PFM共同调制时相互间的关系。
　　接着根据电路的工作模式分析，对系统的软硬件进行了设计。硬件方面主要包括系统主电路，电流和电压的采样电路及驱动电路的设计。并根据控制策略和仿真实验的结果确定软件中的调节方向及大小。
　　最后根据设计搭建了实验平台，并用实体实验验证了控制方案和设计的参数的可行性，通过该控制方法功率管能实现零电流关断，能减小系统开关过程中的损耗，也能根据负载的需求输出不同的稳定电压。

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第一章 绪论

1.1 论文的研究背景及意义

1.2 软开关技术的研究现状及发展趋势

1.3 论文的研究内容及创新点

第二章 软开关技术基础理论分析

2.1 软开关技术简介

2.2 谐振电路

2.3 广义软开关技术

2.4 本章小节

第三章 系统主电路及控制方法的分析

3.1 传统半桥软开关电路

3.2 改进的半桥软开关电路

3.3 新型的半桥软开关主电路

3.4 系统的控制方法

3.5 本章小节

第四章 系统主电路的仿真

4.1 引言

4.2 主电路的仿真模型及实验

4.3 仿真分析及总结

4.4 本章小节

第五章 系统的软硬件设计

5.1 引言

5.2 系统主电路的参数设计

5.3 控制系统的硬件设计

5.4 控制系统的软件设计

5.5 本章小节

第六章 系统实验

6.1 引言

6.2 系统的开环实验

6.3 系统的闭环实验

6.4 实验结果分析

6.5 本章小节

第七章 总结与展望

7.1 论文总结

7.2 工作展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果

附录