高效率高功率密度DC-DC电源的研究

摘要

随着现代电子设备向着小型化、绿色化和轻便化发展，人们对电子设备中所必须的电源的体积有了更高要求，对高效率、高功率密度电源的研究也越来越迫切。在航空航天、通信设备等领域，电源对整个系统的性能有着重要的影响。目前，开关电源的体积都比较大，效率和功率密度都达不到小型化和高效率的要求。本文针对这些问题，对开关电源的有源钳位技术、同步整流技术和平面变压器技术进行了研究，通过这些技术提高开关电源的效率和功率密度。
　　论文在深入分析有源钳位反激变换器的工作原理的基础上，对开关电源的软开关的实现和变压器漏感的回收进行了详细的分析。通过驱动信号的死区时间设计和变压器设计，实现了初级开关管的软开关，并回收漏感能量到输入端。提高了电源的效率，同时减小了开关管的电压应力。
　　另外，对同步整流电路进行了研究，解决次级整流二极管损耗高的问题。根据有源钳位电路的特点，设计了一种同步整流电路。利用辅助开关管驱动信号驱动次级的同步整流管，使同步整流管和初级开关管有死区时间，防止了初次极的共通，减小电源的损耗。为了使电源平面化，本文设计了平面变压器，可以有效的减小电源的高度，提高电源的功率密度。
　　最后，本文对电源的设计过程进行了详细的说明，并研制了电源样品，给出了测试结果。电源的效率超过了90％，功率密度达到了3.3W/cm3，纹波电压小于50mv，达到了项目的要求。

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第一章 绪 论

1.1 开关电源的组成和特点

1.2 开关电源的分类

1.3 DC-DC电源的发展趋势

1.4 本文的主要研究内容

第二章 有源钳位反激电路的工作原理

2.1连续导通模式工作原理

2.2断续导通模式工作原理

2.3有源钳位电路的结构

2.4高边有源钳位电路原理分析和设计

2.5 本章小结

第三章 有源钳位反激变换器主电路设计

3.1有源钳位电路设计

3.2 同步整流电路设计

3.3 功率变压器的设计

3.4 平面变压器的设计

3.5 本章小结

第四章 控制电路和反馈电路设计

4.1 控制电路设计

4.2 环路稳定性设计

4.3 本章小结

第五章 实验结果与分析

5.1 关键波形测试

5.2测试数据

5.3 本章小结

第六章 结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果