低压大功率同步整流电源研究与设计

作     者：刘时宇 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：皮佑国;魏维;王剑

授予年度：2018年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：低压大功率 同步整流 有源钳位 数字控制 软开关 

摘      要：低压大功率开关电源由于其低压大电流的特点,在重工业领域中有着广泛的应用和研究。随着节能环保的时代需求与日俱增,大功率开关电源正朝着高频率、高效率、高可靠性、高功率密度和标准化、模块化、智能化、电磁兼容化的“四高、“四化方向发展,如何降低大功率开关电源的损耗,提高电源效率成为了现代开关电源的热门研究主题。本文以低压大功率同步整流电源为研究对象,对开关电源拓扑结构及同步整流相关技术做了讨论,研究了如何降低大功率开关电源损耗、提高效率以及实现数字化控制。针对同步整流MOS管结电容引起的电压振荡问题,提出了一种新型的同步整流有源钳位电路,并设计了应用这一新型有源钳位电路的数字控制同步整流开关电源。本文在12V/1000A的输出条件下对所设计的电源进行了硬件结构设计和仿真分析。硬件结构设计从功率电路和信号电路这两部分出发,详细介绍了电源的输入整流滤波电路、全桥逆变电路、变压器、全波同步整流电路、输出滤波电路、驱动电路、采样电路、控制电路及辅助电源电路的设计。在同步整流的驱动方法上,采用了基于初级控制信号与次级检测信号的数字控制外驱动技术。为了验证所提出的驱动方法的正确性以及有源钳位电路的效果,通过MATLAB搭建了电源的各个模块,建立主电路小信号模型,设计闭环控制器,对电源系统进行了开环和闭环仿真,通过仿真分析验证了控制策略的合理性以及有源钳位电路对同步整流MOS管电压振荡的有效性。最后,对初步搭建的实验平台进行了初步调试,验证了辅助电源波形及驱动信号波形。