新颖正激推挽电路的研究及工程实现

介绍了一种新颖的正激推挽变换器。详细分析了它的工作原理 ,并和推挽电路作对比。由于它能抑制推挽变换器特有的铁心偏磁及开关管上高的电压尖峰 ,从而可以采用电压型控制方案 ,简化了控制方式 ,同时降低了对器件一致性的要求 ,使本电路的变换器产品便于批量生产。最后通过对 2 8.5 V输入、75 V输出 1 k W DC/ DC变换器的研制 ,对该电路拓扑进行了实验验证 ,试验结果表明 ,正激推挽电路在低压输入应用场合有较大的优势     

一种新颖的零电压开关PWM三电平直流变换器

在直流变换器中，采用三电平技术可以将输入直流电压减半后加至开关管上，从而减小了开关管上的电压应力，特别适用于高输入电压场合。而带箝位二极管的零电压开关三电平（ZVSTL）直流变换器既可实现零电压开关，又可保证开关管电压应力为输入直流电压的一半。由于箝位二极管的作用，可有效消除副边整流电压尖峰。在此基础上，本文提出了一种新颖的ZVSTL直流变换器。这种变换器将原电路进行简化，去掉了其中的两个续流二极管，可达到与原电路同样的效果。文中分析了该电路的工作原理及实现零电压开关的措施，给出了600W实验样机的实验验证结果，并对该变换器的特点作了简单总结。     

输入输出共地的Buck三电平变换器

输入输出共地的Buck三电平变换器开关管的电压应力为输入电压的一半，采用交错控制方式，滤波电感最大可以减小为Buck变换器的滤波电感的1／4。本文详细分析了变换器的工作原理及该变换器的输入输出特性，并解决了飞跨电容电压的控制问题。文中给出了实验结果，验证该变换器以及确保飞跨电容电压为输入电压一半方法的可行性，并进行变换器的动态实验，表明均压电路在输入电压和负载突变过程中依然能保证飞跨电容电压为输入电压的一半。     

一种新型软开关推挽三电平直流变换器

由于传统推挽直流变换器中开关管的电压应力高（输入电压的两倍），故该变换器的应用范围受到限制。本提出了一种新型的零电压零电流开关PWM推挽三电平直流变换器，其中开关管的电压应力为输入电压。对该变换器采用移相控制，可以发现超前管只能实现零电压开关。加入阻断电容和阻断二极管可以使滞后管实现零电流开关。在这种控制方式下该变换器克服了传统推挽变换器存在的偏磁现象，开关损耗大，开关管有电压尖峰等缺点，使得其变换效率更高，有更广的应用范围。该变换器的工作原理在一个600W，50kHz的实验样机上得以分析和验证。最后，本还提出了另外几种零电压零电流开关PWM推挽三电平直流变换器。     

单相四开关Z源AC-AC变换器

提出了一种单相四开关Z源AC-AC变换器,它包括电压型与电流型两类。与传统脉宽调制AC-AC变换器相比,它具有如下特点:输出电压范围宽且可升可降,输出电压与输入电压可同相或反相,冲击和谐波电流小,可靠性高。针对AC-AC变换器中固有的开关管换流问题,提出了一种适用于单相四开关Z源AC-AC变换器的换流方案,无需外加缓冲吸收电路即可实现开关管的安全换流。以电压型单相四开关Z源AC-AC变换器为例,对其进行了理论分析、仿真和原理试验研究。实验结果证实了Z源变换器的特性及换流方案的可行性。     

上谐振型并联谐振DC／DC变换器的分析与设计

系统地分析了高于谐振频率工作的并联谐振DC/DC变换器的工作原理，讨论了无损电容C1和C2以及MOSFET寄生二极管D1和D2对MOSFET零电压开关特性的影响。文中根据电路工作中电压和电流的相对关系，把谐振逆变器的工作状态分解成A，B两种工作模式，利用恒流模型和状态空间分析法导出电路的稳态解，研究了电路在稳态状态下状态变量初值I0和Uc0的确定方法和主要功率器件的工作区间长度，文中还给出了确定谐振变换器中MOSFET的平均电流^-Isw、电脉电流有效值Ir等主要参数额定值的表达式及其设计曲线。最后给出一个输出为160W/28V、谐振频率为100kHz和变换效率达89.9%的并联谐振变换器的设计实例和实验波形。     

一种新的PWM DC—DC变换器建模方法

介绍一种带变压隔离器，含多个功率开关器件的PWM变换器工作在连续状态的建模方法。该方法考虑了变换器的寄生元件，由理想功率开关管、理想二极管和理想变压器组成的理想开关部分用受控电流源和电压源替代。基于能量守恒原理，给出了确定寄生电阻、二极管正向压降的等效值的方法。为了简化模型，建立了将平均寄生元件转移到电感支路中的映射规则。文中阐述了以PWM推挽变换器为例的建模过程，得到了PWM推挽变换器工作在连续状态的动态大信号、DC及小信号模型，并进行了计算机仿真分析，结果令人满意。该建模方法的优点是模型由标准电路元件组成，因而可以直接用于通用电路仿真程序，对于更复杂的变换器拓扑尤为方便。     

隔离Boost变换器用反激箝位的研究

隔离Boost变换器具有高频电气隔离、易于多路输出、输入电流纹波小、负戢短路时可靠性高等优点。但是由于变压器漏感存在,开关管关断时升压电感电流无法瞬时流入变压器,从而在开关管两端产生浪涌电压。本文通过增加一个与升压电感耦合的反激线圈和一个连接到输出电容的整流二板管,构成反激箝位电路。在开关管关断时,反激整流二级管导通,将升压电感中存储的部分能量传输到输出电容,从而限制了升压电感两端的电压,达到箝位的目的。文中研究了升压电感和反激线圈的匝比对反激箝位作用的影响。500W原理样机的实验结果显示,该电路起到了箝位作用,改善了元器件工作环境。     

加权电压控制多路输出正激变换器的研究

研究了一种经济实用的多路输出DC／DC变换器的输出电压控制方法－加权电压控制，该方法可有效地改善多路输出变换器输出的稳态稳压精度和动态响应性能，对应用加权电压控制的两路输出正激变换器进行直流稳态分析，得出直流稳态等效电路模型和输出电路压数学表达式，分析了加权因子对输出电压的影响，给出了设计加权因子的原则和设计方法，通过样机实验，验证了该方法能够较好地实现多路输出稳压指标。     

ZVS双正激直/直变换器

提出了一种ZVS双正激直/直变换器拓扑，该拓扑不仅保留了双管正激变换器开关电压应力低、可靠性高的优点，而且较普通的交错并联双管正激变换器减少了两个箝位二极管。电路不仅实现了原边开关管的零电压开通和关断，而且副边整流二极管不存在电压尖峰。文章详细分析了该变换器的工作原理，给出了变换器的输出特性和实现ZVS开通的条件，并用一个2kW的原理样机进行了验证，最后给出实验结果。     

两端稳压软开关双向BUCK/BOOST变换器研究

研究了双向BUCK／BOOST变换器，指出通过合理设计电感与死区时间，可以使开关管零电压开通，并且其体二极管也是自然导通、关断，而无反向恢复问题，从而大大降低功率损耗。给出双向变换器两端稳压的控制方案，根据功率流的方向，自动选择工作在BUCK状态或是BOOST状态。该控制方案简单易实现，并能直接应用于其它需两端稳压的双向变换器。最后给出了24V／48V双向BUCK／BOOST变换器设计实例。设计结果表明．该变换器不仅体积小，重量轻，而且无论工作在BUCK状态还是工作在BOOST状态，均获得很高的效率。     

并联输出DC／DC谐振变换器的稳态分析和数字仿真

采用离散时间域的状态变量法分析了变换器的各种谐振和非谐振拓扑模式，建立了变换器的连续和非连续导通模式的数学模型。通过计算机数字仿真，得到了一些稳态工作特性曲线，以标么值形式给出，是设计和分析变换器的基础。     

一种改进的阻抗比判据

在直流分布式电源系统中,按单独工作模式设计的子系统之间的相互作用将导致电源系统动态性能下降甚至不稳定。M idd lebrook判据是分析分布式电源系统稳定性的经典方法,但不能保证系统的绝对稳定性及各子系统原有的动态性能。本文基于分布式电源系统小信号模型,研究了子系统之间的相互作用问题,给出一种改进的阻抗比判据,该判据能保证各子系统原有的稳定性和动态性能。分析实例与实验结果证明理论分析的正确性,从而为源变换器的优化设计提供了理论依据。     

带有前级DC/DC变换器与逆变器相互作用分析

研究了DC／DC变换器与逆变器之间的相互作用问题。由于逆变器负栽非线性特性，DC／DC变换器输出电压产生较大纹波，反过来又影响逆变器交流输出的动态性能。给出带逆变器负载时DC／DC变换器电感电流两种工作模式：快速跟踪模式与平均跟踪模式，快速跟踪模式有利于减小DC／DC变换器输出电压纹波，改善逆变器交流输出效果。实验结果验证了理论分析的正确性。     

燃料电池电动车用隔离Boost全桥变换器的研究

针对燃料电池电动车辅助能源系统低压大功率、大升压比的特点,分析了几种隔离变换器方案,这几种方案均难以做到大功率应用。为此,提出了采用隔离Boost全桥变换器拓扑方案可有效地解决上述技术难点。文中介绍了该方案的原理,详细分析了控制系统,给出了数字化控制的实现方法和主电路关键参数的设计。为了验证上述方案的正确性,设计了5 kW,24 V输入300 V输出的隔离Boost全桥变换器。实验结果表明,系统具有良好的动态和静态性能,能有效地应用于电动汽车等领域。     

具有最大功率点跟踪功能的双输入反激DC/DC变换器

采用双输入反激DC/DC变换器实现了太阳能电池和市电两种能源对负载的稳定供电,根据各种太阳能电池的特点,提出了双输入反激DC/DC变换器的控制策略:一方面使太阳能电池工作在最优状态,实现输出最大功率点跟踪,提高太阳能的利用率;另一方面当负载变化以及太阳能电池输出能量不足时可以从市电获取足够的能量以保证输出电压的稳定.最后通过仿真与实验,验证了本方案的可行性.     

一种减小PFC变换器电容规格的方法

常规的由Boost和DC/DC变换器级联构成的两级式PFC变换器,在Boost电路输出端要接高耐压等级的电解电容作为储能电容,不仅体积大、价格高,而且寿命短,为此本文研究了一种低压输出的Boost/半桥组合式软开关谐振PFC变换器。该变换器利用半桥电路输出端的低压电解电容平衡瞬时功率,Boost电路输出端电容与变压器漏感谐振,并不大量储能,由此减小了Boost电路电容的规格,提高了工作可靠性。讨论了该变换器的控制策略,前后级共用一套控制电路,实现功率管的软开关和能量的传递。分析了降低电容容值的可行性,指出采用小容值非电解电容替代Boost电路输出端的大容量电解电容后,变换器具有良好的性能。给出了Boost和半桥电路输出端电容的设计方法,进行了实验验证。     

一种新颖的单端DC/DC开关式变换器

本文讨论了一种新颖的单端DC/DC开关式组合变换器。它由一个正激变换器和一个反激变换器组合而成。利用正激和反激变换器各自的工作特点,采用了原边串联,副边关联的组合形式、结果,在整个开关周期内均有能量从原边传送给负载。同时,也使输出电流频率增大,纹波减小,从而减小了输出滤波器的尺寸。另外,在电路中使用了LCD无损吸收网络,以保护开关功率管,并实现变压器铁芯的磁通复位,使部分能量返送回输入电源,减少了开关损耗,提高了整体效率. 本文分析了该变换器的一般工作原理,推导出了主要参数的设计准则。结果表明,通过合理的参数设计,可使输出电流纹波很小。对中等功率、高频、要求高效率的场合,这是一种比较适宜的单端交换器。