基于单周控制的新型正激变换器的设计

主电路采用有源箝位单端正激电路拓扑结构,有效的降低了开关管电压应力,实现了零电压开关,减少了电磁干扰,可以在占空比大于0．5的情况下工作,此外,还可实现变压器铁芯的磁复位。详细分析了有源箝位正激变换器的基本工作状态与原理,对主电路的变压器、输出滤波电路、箝位电容电压与箝位电容等关键参数进行了详细的分析与设计。控制电路采用基于单周期控制技术的芯片IR1150作为主控芯片。分析了系统电压、电流双闭环的控制原理,并对控制系统的电流环、电压环进行了分析与设计,得出了系统的开环传递函数。研制了一台120W的实验样机,实验结果表明,该电路具有结构简单、效率高、输入电压范围宽、动态响应好等优点,而且所提出的变换器实现了零电压开关,降低了开关管的电压应力,从而验证了理论分析的正确性。     

燃料电池应用下的有源箝位正激变换器的研究

为解决燃料电池输出特性偏软,输出电压不稳的问题,研究设计了一种高效、稳定、电气隔离、宽输入范围的有源箝位正激变换器。采用有源箝位技术实现初级主、辅开关管的零电压开关(ZVS)。结合同步整流技术进一步减小输出损耗,为适应宽输入电压范围条件,利用外驱动方式;主控芯片选用UCC2897使电路的控制更加简便,并保证变换器输出稳定。最后,制作了120 W,输入电压36～72 V的实验样机并进行测试分析,通过实验数据验证了理论分析的正确性。     

适用于微电网的软开关型高效光伏并网微型逆变器

针对光伏并网小功率逆变器应用场合,提出一种能实现软开关的两级式微型逆变器,其前级采用有源箝位正反激变换器电路,通过箝位电路实现主开关管漏源极电压箝位,利用漏感电流为主开关管结电容放电实现零电压开通;后级采用基于临界电流连续控制的传统单相全桥逆变器,通过控制电感电流双向流动,实现开关管的零电压开通。搭建的250 W并网逆变器样机验证了所提方案的可行性和正确性。结果表明基于软开关控制方式的微型逆变器能大大提高效率,适用于微电网中光伏并网微型逆变器等功率较小的应用场合。     

基于单周期控制的有源箝位ZVS正激变换器

论述了单周期的理论基础以及它在有源箝位正激变换器中的运用。通过理论推导,得出了一些重要参数的选择依据,并介绍了单周期控制有源箝位零电压开关(ZVS)正激变换器的设计与电路实现。试制了一台120W,100kHz的实验样机,实验结果表明,该电路具有结构简单、效率高、输入电压范围宽、动态响应好等优点。     

变结构有源钳位正激变换器

提出一种变结构有源钳位正激变换器,通过在有源钳位正激变换器副边增加一个整流二极管和一个高频开关管得到.变匝比结构的引入,使变换器可以根据输入电压大小调整原、副边匝比,降低副边功率器件应力,扩宽输入电压范围;有源钳位技术实现原边主、辅开关管的零电压开关(ZVS),减小原边开关管损耗;匝比的反复变换,使得变压器副边可以输出为0,1,2三个电平,优化电感电流纹波,从而降低滤波电感大小.对该拓扑的工作模态进行详细分析,并搭建实验平台,给出实验波形.     

一种全波整流有源箝位ZVS正激变换器的研究

介绍了一种中心抽头全波整流有源箝位ZVS正激变换器的工作原理及主要参数计算。有源箝位电路由一个箝位开关管和箝位电容组成。变压器磁芯实现无损复位,励磁能量和漏感能量全部传递到负载,磁芯利用率高,功率开关管承受电压应力降低。通过变压器漏感与开关管输出电容的谐振,主开关管与箝位开关管都可以实现ZVS开通,提高了变换器工作效率。首先分析了变换器工作原理,然后给出了主要参数的计算方法,最后通过样机(48V输入,5V/20A输出)实验验证了该拓扑的高效性能。     

输出纹波最小化有源箝位正激磁集成变换器

传统有源箝位变换器存在输出电流脉动较大的缺点。利用磁集成技术将电感和变压器的交变磁通正向耦合,以减小有源箝位变换器的输出电流脉动。该文提出磁集成有源箝位正激变换器,并对其工作原理进行分析。通过将零纹波点设定在0.5占空比处,使变换器同时得到最小输出电流纹波和最低原边开关管的电压应力。给出集成磁件的设计公式以及原边电流脉动和输出电流脉动的表达式。通过2台100 W磁集成和传统式的有源箝位正激变换器的实验对比,验证了理论分析的正确性。实验表明,与传统变换器相比,磁集成有源箝位变换器具有更高的变换效率和更小的输出纹波。     

输出纹波最小化有源箝位正激磁集成变换器

传统的有源箝位变换器存在输出电流脉动较大的缺点。文中利用磁集成技术、将电感和变压器的交变磁通正向耦合，来减小有源箝位变换器的输出电流脉动。文中提出了磁集成有源箝位正激变换器，并对其工作原理进行详细分析。通过将零纹波点设定在0.5占空比处，使得变换器同时得到最小的输出电流纹波和最低的原边开关管的电压应力。文中给出了集成磁件的设计公式以及原边电流脉动和输出电流脉动的表达式。最后通过2台100W磁集成和传统式的有源箝位正激变换器的实验对比，验证了理论分析的正确性。实验表明，与传统的变换器相比，磁集成有源箝位变换器具有更高的变换效率和更小的输出纹波。     

多路精密稳压电源的研究

在传统多路输出开关电源中,存在输出电压交叉调整率低和辅助回路稳压精度差的难题。针对此问题,详细分析了磁放大器稳压原理和基于磁放大技术的有源箝位正激变换器工作特性,提出了一种基于固定占空比、峰值控制模式、磁放大器调节的多路输出有源箝位软开关正激变换器。该拓扑电路具有成本低、结构简单、效率高、输出电压交叉调整率高的优点。研制了一台基于该技术的样机,开关频率为45 kHz,额定输入直流电压220 V,输出5 V/10 A和24 V/2 A的开关电源。该样机满载效率为88.9%,全负载范围内交叉调整率为0.5%,验证了该方案的合理性。     

一种新型正-反激变换器的研究

在传统对称式电阻、电容、二极管RCD(resistance capacitance diode)箝位正激变换器基础上,通过引入中间电容和用开关管代替副边的一个二极管,提出了一种具有正反激功能的新型变换器。该变换器在继承传统对称式RCD箝位正-反激变换器的高效率、占空比可大于0.5和低开关管电压应力优点的同时,进一步拓宽输入电压变化范围和提高输出电压增益。首先分析了变换器工作于激磁电流连续导电模式MCCM(magnetizing current continuous mode)的工作过程,详细分析了MCCM和激磁电流断续导电模式MDCM(magnetizing current discontinuous mode)2种模式下的宽范围和增益特性以及原/副边开关管实现零电压转换ZVS(zero voltage switch)的条件;然后确立了在一定漏电感功率下箝位电阻值与箝位电容电压之间的函数关系曲线,并以此作为选取箝位电阻参考。最后,通过一台实验样机验证了理论分析的正确性。     

一种新型双管正-反激直流变换器

该文提出一种对称式RCD箝位的倍流整流双管正-反激型直流变换器.它采用两个RCD电路交错筘位的结构,克服了传统双管正激型变换器占空比D＜0.5的缺点.在继承单管有源筘位正-反激型变换器的宽范围输入、高效率优点的同时,将主开关管电压应力降低为原来的一半.改进的RCD箝位结构是一种轻微耗散型箝位电路,大幅提高传统RCD型电路磁复位效率.该文详细分析了变换器稳态工作特性以及关键参数的设计,通过一个200V～400V输入、10V/15A输出的样机验证了该拓扑工作原理和特点.     

零电压过渡PWM正激变换器的原理与设计

论述了零电压过渡ＰＷＭ正激变换器的原理与设计。利用有源钳位电路实现主变压器铁心对称复位,功率开关在宽输入电压和宽负载电流范围内零电压开关。有源钳位技术增强了正激变换器的性能,试验证实了理论分析的正确性。     

恒压复位双管正激DC-DC变换器

介绍了一种新型的恒压复位双管正激DC-DC变换器。通过外加恒压复位电路，双管正激DC-DC变换器能扩展工作占空比。恒压复位电路由一个开关与二极管并联后与一个复位电容串联组成，并联在直流母线上。在正常工作时，恒压复位电路的开关一直导通， 复位电容直接并联在直流母线上。 当输入掉电时，恒压复位电路的开关关断，复位电容从直流母线断开。这样， 该变换器就有比较恒定的复位电压，可以增大变压器匝数比设计。 与通常的双管正激变换器相比，该变换器的元件应力较低，效率更高。最后，给出了 80V 输入 12V/18A输出的 实验结果。     

燃料电池系统宽范围输入电压变换器设计

燃料电池输出特性较软使得其系统中单向DC/DC变换器需要较宽的输入电压,从而限制了该变换器的应用。文章利用双管Buck-Boost级联电路可根据输入电压的大小自动切换升/降压工作状态来获得合适的恒定的输出电压的优点,对该级联电路设计了基于平均电流控制的电压、电流双闭环控制环路,从而实现其在宽范围输入电压下得到恒定的输出电压,可为燃料电池系统后级变换器提供稳定的输入电压,并降低其设计和优化的难度,还有效解决传统单管Buck-Boost电路开关管电压应力过高的问题。仿真和小功率样机的实验研究验证了所提采用双闭环控制环路的升降压变换器在宽范围输入电压下均具有良好的性能。     

新颖软开关谐振复位不对称双管正激变流器

为了克服普通双管正激变流器占空比受限于50%从而影响效率提升和不利于宽范围电压输入的缺点,本文提出了一种采用新颖谐振复位技术的不对称双管正激变流器。和普通双管正激变流器相比,该新颖变流器在保持了低开关电压应力的同时,具有仅在普通PWM控制条件下即能将占空比拓宽至50%以上的能力。并且,在原有变压器结构未作改动的前提下,通过一结构简单同时又成本低廉的辅助电路的增加,该新颖变流器即能在各种工作情况下为所有开关管提供软开关条件。因而,该新颖变流器十分适合应用于高电压、宽范围输入场合以作为高效、高功率密度、低成本的绿色节能电源。在详细描述了该变流器的工作原理和设计思路后,一台具有200-400V宽输入范围,48V/5A输出的适用于通信电源系统,最高转换效率达95.3%的样机验证了该变流器的有效性和实用性     

一种新型有源箝位推挽倍压变换器分析与设计

提出了一种新型高压变换器拓扑--有源箝位推挽倍压变换器(Active Clamping Push-Pull Dual Voltage Converter,简称ACPDVC).该电路实现了开关管的零电压开通,适用于要求低电压输入、高电压输出、高效率的开关电源.在此,对该变换器的稳态过程及工作特性进行了分析和推导,给出了实验验证.     

一种新型的单开关、输出电流纹波接近零的高功率因数AC-DC变换器

本文提出一种新型的高功率因数AC-DC变换器。该变换器在不需要消磁回路和输出滤波电感的情况下实现电隔离和输出电流纹波接近零的工作状态；其无源箝位电路能有效地减少开关管上的电压应力，并能吸收回放变压器漏感上的能量；此外，该电路具有很高的功率因数。文章先给出电路拓扑，然后介绍电路的工作原理，最后给出仿真和实验结果。     

基于DPA426R的低压大电流DC/DC变换器

设计了一种基于集成开关电源控制芯片DPA426R的高频DC/DC变换器,输出5V/14A.电路采用单端正激拓扑结构,反馈环路为电压控制模式.针对开关变换器的主要功能模块电路进行了设计和工作原理分析.为了提高开关电源的功率密度,初级控制电路的设计基于高集成度的电源管理芯片DPA426R,输出整流电路采用自驱动同步整流结构...     

一种新型大功率ZVZCS三电平DC-DC变换器

三电平直流变换器因其主开关器件电压应力仅为Vin/2且具有拓扑结构简单和软开关特性好等优点,受到工业界和学术界的广泛关注.基于IGBT的零电压零电流开关ZVZCS(zero-voltage zero-current switching)三电平DC-DC变换器是大功率高压直流变换的主流方案,具有通流能力强、软开关负载范围...     

Novel interleaved ZVS converter with ripple current cancellation

This paper presents a zero voltage switching (ZVS) converter with interleaved pulse‐width modulation scheme. An active clamp circuit is adopted in the proposed converter to recycle the energy stored in the leakage inductor of the transformer and reduce the voltage stress of the main power switch in the converter. The ZVS feature of switches can be achieved due to the resonance during the transition interval of two power switches. Two full‐wave rectifiers with ripple current cancellation are connected in parallel at the output side to reduce the current stress of the secondary winding of transformers. Instead of the conventional interleaved forward converter, power switches in the proposed converter can perform the functions of both forward converter and active clamp at the same time. Therefore, the circuit components in the power circuit are less than that of in the conventional interleaved forward converter. The operation principle and system analysis of the proposed converter are provided. Some experimental results for a 240 W (12 V/20 A) prototype are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed converter. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.