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带RCD网络的反激变换器设计与仿真开题报告

 2020-04-15 17:14:52  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告

1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写

2000字左右的文献综述:

文 献 综 述

1反激变换器的背景及意义

电源是各种电子设备必不可少的组成部分,其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。目前常用的直流稳压电源分线性电源和开关电源,由于开关电源在体积、重量、用铜用铁及能耗等方面都比线性电源有显著减少,而且对整机多项指标有良好影响,因此它广泛应用于邮电通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等领域,正朝高功率密度、高变换效率、高可靠性、无污染的方向发展。所以寻求高性能的开关电源是电力电子技术重要的研究内容。DC/DC变换器可分为两类:①非电气隔离型DC/DC变换器,包括Buck变换器、Boost变换器、Buck-Boost变换器、CUK变换器,这类变换器适用于升降范围窄、输入输出间无须电气隔离的场合;②电气隔离型DC/DC变换器,包括反激、正激、推挽、半桥及全桥变换器,这类变换器适用于升降范围宽、输入输出间需要电气隔离的场合。由于反激变换器具有高可靠性、电路拓扑简洁、输入输出电气隔离、升/降范围宽、易于多路输出等优点。因此,反激变换器是中小功率开关电源理想的电路拓扑。[1]

2 反激变换器的原理

反激式变换器以其电路结构简单,成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱,它特别适合小功率电源以及各种电源适配器。但是反激式变换器的设计难点是变压器的设计,因为输入电压范围宽,特别是在低输入电压,满负载条件下变压器会工作在连续电流模式(CCM),而在高输入电压,轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式(DCM);另外关于CCM模式反激变压器设计的论述文章极少,在大多数开关电源技术书籍的论述中,反激变压器的设计均按完全能量传递方式(DCM模式)或临界模式来计算,但这样的设计并未真实反映反激变压器的实际工作情况,变压器的工作状态可能不是最佳。因此结合本人的实际调试经验和心得,讲述一下不完全能量传递方式(CCM) 反激变压器的设计。

反激变换器中隔离变压器起着电感和变压器的双重作用,变压器磁芯处于直流偏磁状态,为防止磁芯饱和,需要较大气隙,因此漏感较大,电感值相对较低。当功率开关关断时,由漏感储能引起的电流突变引起很高的关断电压尖峰,功率管导通时,电感电流变化率大,电流峰值大,CCM模式整流二极管反向恢复引起功率开关管开通时高的电流尖峰。因此,必须用箱位电路来限制反激变换器功率开关电压、电流应力。电力电子技术研究人员对此进行了大量的研究。2][

目前反激变换器的箱位电路主要有:有损RCD箱位电路,双晶体管、双二极管箱位电路,LCD箱位电路和有源箱位电路。本次设计主要讨论有损RCD箱位电路。RCD箱位电路是加在变压器原边两端,而加在开关管两端的称为RCD缓冲,两者可以组合使用。

反激式变换器的电路结构如图1:

图1 反激式变换器的电路结构

1、当开关管Q1导通时,其等效电路如图2 :

图2 Q1导通时反激式变换器等效电路图


当Q1导通,T1之初级线圈渐渐地会有初级电流流过,能量就会储存在其中。由于变压器初级与次级侧之线圈极性是相反的,因此二极管D1不会导通,输出功率则由

Co来提供。此时变压器相当于一个串联电感Lp,初级线圈电流Ip可以表示为:

式-1
Vdc=Lp*dip/dt 式-2

此时变压器磁芯之磁通密度会从剩磁Br增加到工作峰值Bw。

2、当Q1截止时,其等效电路如图

图3 Q1截止时反激式变换器等效电路图


当Q1截止时,变压器之安匝数(Ampere-Turns NI)不会改变,因为#8710;B并没有相对的改变。当#8710;B向负的方向改变时(即从Bw降低到Br),在变压器所有线圈之电压极性将会反转,并使D1导通,也就是说储存在变压器中的能量会经D1,传递到Co和负载上。
此时次级线圈两端电压为:Vs(t)=Vo Vf (Vf为二极管D1的压降)

次级线圈电流: 式-3
Lp=(Np/Ns)2*Ls (Ls为次级线圈电感量) 式-4


由于变压器能量没有完全转移,在下一次导通时,还有能量储存在变压器中,次级电

并没有降低到0值,因此称为连续电流模式或不完全能量传递模式(CCM)。

反激变换器的电路的优点是:电路拓扑简单,电路实现容易。

该电路的缺点是:漏感能量消耗在电阻R上,变换效率较低。

参考文献

[1] 蒲贞洪,反激变换器中RCD网络的研究,电源世界,2008,20(3):33-36
[2] 樊永隆,反激式变换器中RCD箝位电路的设计,电源技术应用,2006,9(12):47-49
[3] 陈家洸,徐龙祥,RCD箝位反激变换器的设计与实现,电源技术应用,2002,5(10):33-35
[4] 贺益康,电力电子技术,北京:科学出版社,2004
[5] 王兆安,黄俊,电力电子技术,机械工业出版社,2004

[6] 杨慧颖等.锋利发电中店里电子技术应用.2005.

[7] 张国君,王学礼.现代电力电子及电源技术的发展.2005.

[8] 杨敏利我国电力电子技术产业化模式选择与战略分析.

[9] 李爱文,张承慧.现代逆变技术及其应用.北京:科学出版社,2000.

[10] 张兰红,”基于电流控制技术反激DC/DC变换器研究”,南京航空学院硕士学位论文,2001

[11] F.C.Lee and R.A.Carter,Investigations of Stability and Dynamic performances of Switching Regulators Employing Current-injected Control,81Record,PP3-PP16.

[12] Hossain Z,lejniczak K J,Burgers K C,Balda J C. Design of RCD snubbers based upon approximations to the switching characteristics[J].18-21.

[13] Milanovic M,Korelic J,Hren A,Mihalic F,Slibar P. The RC-RCD clamp circuit for fly-back converter [J].Volume 2,20-23.

[14] Bridge C D. Clamp voltage analysis for RCD forward converters [J]. Volume 2,

6-10.

[15] U-Yasiom C,Khanngern W,Nitta S. The study and analysis of the conducted EMI supper-ssion on power MOSFET using passive snubber circuits [J].IEEE. 21-24.

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告

2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径):

1.毕业设计题目:

带RCD网络的反激变换器设计与仿真

2.研究的问题:

课题研究带RCD网络的反激变换器的工程设计,侧重有源箝位反激变换器的线路结构、工作原理及各点波形。另对输出二极管的RCD吸收环节和反激变换器中的变压器等进行研究。通过理论和仿真分析理解反激变换器的工作原理,并进行参数设计;另外对SABER仿真软件的使用都有较深入的理解。

3.本课题拟采用的方法大致如下:

1) 认真阅读《反激变换器中RCD网络的研究》《电力电子技术》,以及相关资料大概了解反激变换器的相关知识。

2) 根据要求重点计算变换器的各项参数

3) 运用Saber仿真软件对RCD反激变换器的工作原理及参数设计进行验证。

4) 整理相关资料,完成毕业设计,写出论文。

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