双重单级反激式APFC开关电源的研究

摘要

目前，随着经济社会和电力电子技术的快速发展，开关电源的应用日益广泛，对其功率因数和整机效率的要求亦是“水涨船高”。通常与两级PFC电路相比，单级PFC电路所需元器件更少，成本更低，且效率更高；为了提高开关电源的整机效率，最有效的方法就是利用软开关技术降低电路的开关损耗。因此，研究单级PFC技术和软开关技术具有重要的现实意义。　　本文摒弃了传统的专用PFC芯片，采用单一的PWM控制芯片设计了一种具有功率因数校正功能的高效率开关电源。该开关电源结构主要分为两个部分：Boost型单级 PFC电路和反激式软开关电路。该电路结构结合了 Boost变换器和反激式变换器的优点，兼具功率因数校正和结构简单、成本低的优势。同时，该方案还简化了控制方式，降低了控制电路的设计难度。　　论文首先对开关电源中的关键技术，即功率因数校正技术和软开关技术进行了较为系统的研究；然后详细剖析了双重单级反激式APFC软开关电路的工作原理及过程，并对Boost型APFC的工作模式以及控制方式做了较为详细的论述；接着在前期理论分析的基础上对样机主电路元器件进行了详细的参数计算和选型，特别是对高频隔离变压器进行了具体设计，另外对设计电路中各功能模块也进行了详细分析；最后，利用 Saber仿真软件对设计电路进行了开环和闭环仿真分析，同时对实验样机进行了相关参数测试，主要是对样机功率因数、整机效率、输入电压调整率、输出负载调整率以及输入电流的谐波含量等设计性能指标进行实验验证。通过比对Saber软件仿真和样机测试结果，反映出文中进行的理论分析具有其合理性和可行性，同时验证了实验样机的性能指标符合文中提出的设计要求。　　在论文的结尾部分，对围绕本课题进行的相关工作进行了简单总结，同时对本设计中还有待改善的地方提出了作者自己的几点建议。

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第一章 绪论

1.1 开关电源概述及发展

1.1 功率因数校正技术简介

1.3 功率变换软开关技术

1.4 本文研究的内容和结构

第二章 双重单级反激式APFC拓扑结构原理分析

2.1 系统总体方案

2.2 主电路的工作原理

2.3 本章小结

第三章 系统APFC控制方式的研究

3.1 系统APFC控制方式

3.2 系统所选芯片简介

3.3 本章小结

第四章 开关电源系统样机设计

4.1 主要性能指标

4.2 样机主电路参数设计

4.3 高频变压器具体设计

4.4 输入EMC滤波整流电路设计

4.5 PWM控制和驱动电路设计

4.6 电压反馈隔离电路设计

4.7 本章小结

第五章 仿真与实验结果

5.1 软件仿真结果与分析

5.2 实验结果与分析

5.3 系统交流输入谐波分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读学位期间主要的研究成果

附录2 电路原理图

附录3 高频变压器设计加工简易图纸

致谢