基于电流控制技术反激DCDC变换器研究

基于电流控制技术反激DC/DC变换器研究第七章结束语7.1本文主要完成的工作本文对基于电流控制技术反激DC/DC变换器进行了理论分析，设计并研制成功了机内稳压电源原理样机，进行了试验研究。

主要工作概括如下：1.通过分析指出机内稳压电源的理想电路拓扑为反激变换器，较为详细地分析了反激变换器的发展与现状。

2.对反激变换器的不同工作模式进行了分析比较，研究了RCD箝位反激变换器中RCD吸收支路的设计方法。

3.详细研究了有源箝位反激变换器稳态工作原理，对有源箝位反激变换器进行了仿真，得出有源箝位反激变换器具有下列优点：①实现了功率开关的ZVS开关；②抑制了功率开关关断电压尖峰；③副边整流二极管电流变化率di/dt小，降低了整流二极管反向恢复引起的关断损耗和开关噪声。

给出了有源箝位反激变换器关键电路参数设计准则。

4.分析了有源箝位反激变换器小信号特性，研究了电路中各元件参数不同取值对小信号特性的影响。

5.对电流控制技术进行了分析，研究了电流控制技术中的斜坡补偿问题。

6.分别利用RCD箝位（CCM模式、DCM模式）、有源箝位反激变换器设计并研制成功20W 27VDC/+15V(1.0A)、-15V(0.2A)、+5V(0.4A)机内稳压电源各一台，给出三台原理样机的电路结构，设计过程与试验结果，试验结果与理论分析一致。

对三台原理样机进行了比较，得出有源箝位反激变换器综合性能最优。

其中研制成功的有源箝位反激变换器机内稳压电源已成功的应用于航空基础科学基金，中国及江苏省博士后科学基金资助项目“高频脉冲直流环节航空静止变流器研究”，于2000年12月16日通过国防科工委技术成果鉴定，研究成果处于国内领先，国际先进水平。

7.2进一步工作的设想1.有源箝位反激变换器和RCD箝位反激变换器相比，控制电路变得复杂了。

在输出功率小的场合，控制电路消耗的功率不可忽略，所以有源箝位反激变换器高变换效率的优势不能充分体现出来。

进一步可设计高频、高输出功率的有源箝位反激变换器，以充分体现软开关有源箝位反激变换器相对于硬开关RCD箝位反激变换器的优势。

华　伟　1965年生,1990年获北京工业大学功率半导体器件专业工学硕士学位,副教授,从事新型电力电子器件应用及开关功率变换器的教学和科研工作。

设计与研究 30k W 电流模式PWM 控制的DC DC 功率变换器北方交通大学(北京100044) 华　伟摘　要:新型30k W 电流模式P WM 控制的功率变换器采用N PT -IGBT 器件,无需串联隔直防偏磁电容,使用有源斜坡补偿技术,效率达到90%,具有极好的动态响应、过流保护及模块均流并联性能,是一种具有极大功率扩容(可达到100k W )潜力并易于工程化实现的IGBT 功率变换器。

关键词:电流模式　IGBT 全桥拓扑　开关模式整流器　变换器收修改稿日期:199920321530k W curren t m ode P WM con trolled DC DC power converterN o rthern J iao tong U n iversity (B eijing 100044) Hua W e iAbstract :P resen ted in the paper is a novel 30k W cu rren t mode P WM con tro lled pow er converter .T he converter ,of w h ich the efficiency reaches 90%,app lies N PT -IGBT device and an active slope compen sati on techno logy w ith no need to series connect a DC b lock ing and b ias 2p roof capacito r .It featu res excellen t dynam ic respon se ,over 2cu rren t p ro tecti on ,parallel modu le cu rren t equalizati on ,very h igh pow er expan si on po ten tial (as h igh as 100k W )as w ell as easy engineering realizati on .Key words :cu rren t mode ,IGBT ,fu ll 2b ridge topo logy ,S M R ,converter . 近年来,随着新型电力电子器件的飞速发展,10k W 以上的直流功率变换器已从SCR 的低频相控整流器方式发展为IGB T 的高频DC DC 开关功率变换器方式。

华中科技大学硕士学位论文反激DC-DC变换电路研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：***20080531华中科技大学硕士学位论文　摘要随着市场上各种便携式产品的不断增长，对低功耗、高转换效率、小体积的DC-DC 转换器的需求也迅速增加。

因此，DC-DC变换器具有极高的市场潜力，前景非常乐观。

在电源的高频化、模块化、数字化要求的推动下，对数字高频开关电源的研究是非常有意义的。

本文首先介绍了各种隔离型DC-DC变换电路的基本原理与主要参数的计算方法，然后介绍了反激DC-DC变换电路拓扑结构发展过程中产生的各种拓扑结构的特点和基本设计方法。

第三章给出了有源箝位ZVZCS反激DC-DC变换电路详细的稳态分析以及设计方法，该电路可以有效地降低功率MOS管在开关过程中的损耗。

第四章针对有源箝位ZVZCS反激DC-DC变换电路进行了参数设计，并应用单周期控制方法设计了控制模块并进行了闭环仿真。

单周期控制方法是一种可以用数字方法实现的开关电源控制方法。

本文还设计了单端反激变换电路的开环实验，该实验包括设计一个反激高频变压器、反激功率电路和开环控制电路。

开环控制电路包括由单片机芯片AT89S52和反向器74LS06组成的信号源电路，以及由快速光耦6N136和专用MOS 管驱动芯片IR2110组成的具有电气隔离的驱动电路。

通过对有源箝位ZVZCS反激DC-DC变换电路的理论分析和仿真验证，证明了该拓扑结构可以有效的降低开关电源功率MOS的开关损耗。

所搭建的单端反激变换电路的实验平台可以作为开发DSP控制的数字电源的输入端。

关键词：直流变换电路有源箝位零电压开通零电流关断单周期控制华中科技大学硕士学位论文　AbstractWith the increase of the portable electronic products, the demand of micropower, high-efficiency and small DC-DC converter has been enhanced. Therefore, DC-DC converter has a very great potential in the markets, with a good future. With rapidly growing demand in high-frequency digital modularization power supply system, it’s significative to study on high-frequency digital switching mode power supply.Firstly, this thesis discusses the fundamental and computation method of isolation DC-DC converter circuit. Then, it introduces the characteristic and basic design method of different topology in flyback ci rcuit's development. The third chapter gives the detailed steady-state analysis and design method, and this circuit can reduce the switching loss of power MOSFET effectively. The fourth chapter gives a design course of this circuit and operates the closeloop simulation by one-cycle control method. The one cycle-control method is a kind of method which can be implemented by numeric method. This thesis also presents the design and implementation of a single-end flyback converter circuit with openloop control. The openloop control circuit includes a signal source circuit which makes up of a single chip micyoco AT89S52 and a logic inverter 74LS06, and an electric insulated circuit which makes up of a high speed optical coupler 6N136 and a application specific drive chip of power MOSFET IR2110.This thesis proves that the active-clamp ZVZCS flyback DC-DC converter circuit can reduce switching loss of switching mode power supply effectively base on theory analysis and simulation. The single-end flyback experiment board used the control side of the DSP digital power supply system.Keywords: DC-DC converter active-clamp ZVS ZCS one-cycle control独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

两种双管反激型 DC/DC 变换器的研究和比较发布日期：2005-3-8 9:51:22 信息来源：Internet摘要：传统的双管反激克服了主开关电压应力大的缺点，使得每个主开关的电压应力仅为输入电压，但是该电路带来了占空比不能大于 50％ 的缺点。

为了克服这个缺点，提出了宽范围双管反激的拓扑，不仅每个开关的电压应力要比单管反激小得多，而且占空比也可以大于 50％，但 该拓扑的漏感能量需外加缓冲电路来吸收。

客观地分析和比较了这两种双管反激变换器的特性差异，并指出了两者的适用场合。

最后，实验结 果进一步验证了以上的观点。

关键词：DC/DC；双管反激；宽范围1 概述 反激型 DC/DC 变换器因结构简单、成本低廉而广泛应用于各种辅助电源和小功率电源中。

但是，单管反激变换器主开关电压应力大，在 输入电压较高的场合使用起来比较困难。

另外，反激变换器的变压器漏感一般比较大，导致主开关上产生很高的电压尖峰，使电压应力进一步 增加。

传统的双管反激变换器如图 1 所示，其两个主开关的电压应力为输入电压，克服了单管反激开关电压应力大的缺点，并且漏感能量可以 回馈到输入侧，不需要吸收电路，但它带来了占空比 D 不能大于 50％的缺点，在宽范围场合应用有局限性。

本文提出了一种能工作在占空比大 于 50％条件下的双管反激变换器，如图 2 所示，不过它和传统的双管反激相比也并非十全十美，其漏感能量需要外加缓冲电路来吸收。

本文详 细、客观地分析和比较了这两种双管反激变换器在工作原理和特性上的差异，阐述了一些独特的观点，并且给出了两种双管反激的实验结果比 较，旨在为电源设计者选用这两种双管反激变换器时提供理论依据和参考数据。

2 工作原理 为了分析方便，假设各器件具有理想特性，电感、电容足够大，输入电压没有脉动，电路已经进入稳态。

传统双管反激变换器在两个开关管 S1 及 S2 导通期间，加在变压器原边的电压为输入电压 Vin，原边电流流过 S1 及 S2，并且线性上升。

电流源型双向DCDC变换器的研究一、本文概述随着能源危机和环境污染问题的日益严重，节能减排、绿色出行等概念逐渐成为社会关注的焦点。

在这样的背景下，电动汽车以其环保、节能的优势逐渐受到人们的青睐。

而电动汽车的发展离不开其核心部件——电池管理系统。

电池管理系统的主要功能包括电池状态监测、能量管理、热管理以及安全保护等，其中，能量管理尤为重要。

能量管理不仅关系到电动汽车的续航里程，更关乎电池的使用寿命和安全性。

因此，高效、稳定的电池能量管理技术是电动汽车领域的研究热点。

电流源型双向DC-DC变换器作为一种重要的电池能量管理装置，能够实现电池与电动汽车之间的高效能量交换，对于提高电动汽车的能量利用率、延长电池寿命以及保证电池安全具有重要意义。

本文旨在深入研究电流源型双向DC-DC变换器的工作原理、控制策略以及优化方法，以期为电动汽车电池管理系统的设计与优化提供理论支持和实践指导。

具体而言，本文首先将对电流源型双向DC-DC变换器的基本结构和工作原理进行详细介绍，为后续研究奠定理论基础。

针对不同类型的电流源型双向DC-DC变换器，分析其特点和应用场景，并提出相应的控制策略。

在此基础上，本文将重点研究电流源型双向DC-DC变换器的优化方法，包括参数优化、效率优化以及动态响应优化等，以提高其在实际应用中的性能表现。

本文将通过实验验证所提控制策略和优化方法的有效性，并对实验结果进行分析和讨论，为电流源型双向DC-DC变换器在电动汽车电池管理系统中的应用提供有力支持。

本文旨在全面、深入地研究电流源型双向DC-DC变换器的关键技术，为电动汽车电池管理系统的设计与优化提供有益参考，推动电动汽车技术的持续发展和广泛应用。

二、电流源型双向DCDC变换器的基本原理电流源型双向DC-DC变换器是一种特殊的电力电子转换装置，其核心功能是实现直流电源之间的能量转换，并且能够在双向模式下工作。

这种变换器在能源管理、电池充放电控制、电动汽车、可再生能源系统等领域具有广泛的应用前景。

基于单端反激式DC/DC变换器的技术研究摘要本文研究了小功率稳压电源，论文主要工作包括几种主要电源拓扑的形式和工作原理的阐述；根据技术指标要求，选用单端反激式DC/DC变换器作为变换器，然后进行了主电路元器件参数的设计，其中包括拓扑电路的电感、电容以及变压器参数的设计。

论文以下的部分是来确定单端反激式DC/DC变换器主电路的设计方案，囊括控制电路以及保护等电路的设计，结尾在MATALB/SIMULINK中对单端反激式DC/DC变换器的进行了建模与仿真，仿真得出的结论表明，理论分析和参数计算完全符合理论的分析。

关键词：开关电源；单端反激式；DC/DC；变压器；AbstractThis paper studies the low-power power supply，The main work includes elaborate form of several major power topology and working principle；By the technical requirements，Optional single-ended flyback DC / DC converter as the converter，Then the programming parameters of the main circuit components，Including inductive circuit topology,Capacitors and transformer design parameters.Next, the paper identified a single-ended design flyback DC / DC converter main circuit，Includes the design of a control circuit and a protection circuit ，Finally MATALB / SIMULINK in single-ended flyback DC / DC converter has been modeling and simulation,The simulation concluded that the theoretical analysis and parameter calculation in full compliance with theoretical analysis.Keywords: switching power supply; single-ended flyback; DC / DC; transformer.目录第一章绪论 (1)1.1 开关电源的基本概念 (1)1.2 开关电源的发展 (1)第二章开关电源的原理介绍与选择 (3)2.1 开关电源的基本工作原理 (3)2.1.1 开关稳压电源的电路原理框图 (3)2.1.3 单片开关电源的两种工作模式 (4)2.2开关电源的种类选择 (5)第三章单端反激式DC/DC变换器的原理和参数设计 (11)3.1 单端反激式DC/DC变换器的基本工作原理 (11)3.2 反激式DC/DC变换器的工作模式 (12)3.2.1 电流连续工作模式 (12)3.2.2 电流断续工作模式 (13)第四章反激变换器的仿真及结果分析 (15)4.1 仿真系统模型及参数 (15)4.1.1 仿真原理图中的参数设置 (15)4.1.2 仿真原理图 (16)4.2 仿真的波形及结论分析 (17)4.3 结论分析 (23)第五章总结与心得 (24)5.1 设计心得 (24)5.2 总结与展望 (24)参考文献 (26)致谢 (27)第一章绪论电力电子电源在电子设备中起着举足轻重的地位，有人形象的把电源比作式电子设备的动力心脏，可见电源对于整个系统安全性以及可靠性的影响甚大。

恒定频率、电流模式的DC/DC反激变换器的设计与
研究的开题报告
题目：
恒定频率、电流模式的DC/DC反激变换器的设计与研究
研究内容：
直流-直流（DC/DC）反激变换器是广泛应用于电子设备中的关键技
术之一，其优点包括高效率、可调电压和电流等。

本研究将设计一种基
于恒定频率和电流模式的DC/DC反激变换器，并对其进行研究。

该反激
变换器具有电压、电流双闭环控制，可在恒定输入电压、负载变化等条
件下实现稳定输出电压、电流。

同时，研究将探讨如何通过最小化开关
管损耗和输出电容器体积等方式进一步提高反激变换器的效率。

研究目标：
1. 设计一个稳定、高效的恒定频率、电流模式的DC/DC反激变换器；
2. 探究并优化反激变换器的开关管损耗和输出电容器体积；
3. 实现稳定输出电压、电流，验证反激变换器的性能和效率。

研究方法：
1. 研究反激变换器的工作原理和特性，确定设计参数；
2. 建立反激变换器的数学模型，进行电路仿真；
3. 根据仿真结果进行反激变换器电路的优化，制作反激变换器实验
样机；
4. 对实验样机进行测试和分析，验证设计的效果和性能。

预期成果：
1. 设计出一种稳定、高效的DC/DC反激变换器；
2. 探究并优化反激变换器的开关管损耗和输出电容器体积；
3. 实验验证反激变换器的性能和效率；
4. 发表相关论文和专利申请。