输出低纹波隔离型cuk变换器研究

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1、万方数据目录附勇乏A⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．79附录B⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯81附录C⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯83附录D⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯85作者简历⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯87独创性声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯89学位论文数据集⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯91万方数据绪论1．1电

2、源技术的发展与趋势1绪论电源是将其它形式的能量转换为电能，提供电能的装置。电源对于任何电子设备来说，都是非常重要的。电源的稳定性决定了电路的稳定性，也就是说，一个电路的质量很大程度上取决于电源的质量。电源主要分为早期经常使用的线性电源【11，原理框图如图1．1所示，及后期开发研究的新型开关电源两大种类。线性电源通常由：整流二极管、变压器及滤波电容器组成。线性电源的优点为：输出纹波低、经济、容易制作及维修。但是效率较低，只能达到电源传输功率的50％左右，且线性电源中会有一部分的热损耗。线性电源被广泛地应用多年，时至今日线性电源依

3、然还是电源业的主流电源。但在一些特殊的场合，需要高频率、高功率密度的电源供电。基于这一应用需求，线性电源正逐步被开关电源所取代。变压整流滤波稳压电源图1．1线性电源原理框图Fig．1．1Schematicdiagramoflinearpowersupply电源负载图1．2简化开关电源原理框图Fig．1．2Simplifiedblockdiagramofswitchingpowersupply开关电源在1980年逐步发展，进入主流电子产品行列，被人们得以应用。相对于线性电源电路，开关电源电路较为复杂。开关电源的优点是：功耗小、效

4、率高；体积小、重量轻：稳压范围宽等。目前电源应用发展的趋势[21为：高效率、高功率密度、高频化、低纹波【31141。高效率：电源由于身处电源系统的最前端，电源转换器的效率和节能特性变得尤为重要。影响电源转换器效率提升的因素包括：铜损耗、铁损耗、电磁干扰(EMI)滤波器损耗及开关器件损耗等。这些因素使得电路转换效率降低及电路设计计算过程复杂。可以采用损耗低的器件改善电源性能，还可通过低纹波技术、谐振转万方数据北京交通大学硕士专业学位论文换口1161、同步整流技术提高电源转换效率['rltSl。高功率密度：提高开关电源的功率密度，

5、使之小型化、轻量化是人们不断努力追求的目标。电源的高频化是国际电力电子界研究的热点之一。电源的小型化、轻量化对便携式电子设备(如移动电话，数字相机等)尤为重要。高频化：为缩小开关电源的体积，提高电源功率密度并改善其动态响应，小功率DC／DC变换器的开关频率已由200kHz．500kHz提高至1MHz以上。高频化的同时会产生新的问题：开关损耗、无源元件的损耗增大、高频寄生参数影响以及高频电磁干扰增大等。目前，功率半导体器件大多利用的是Si材料的二极管、MOSFET及IGBT(绝缘栅双极晶体管)等晶体管。然而采用Si材料的功率半导

6、体器件无法实现变换器的高频化、高功率密度及小型化[91。通过采取软开关技术，新型器件等措施来解决高频化带来的问题【101[11】。以氮化镓(GaN)、碳化硅(SIC)为代表的宽禁带半导体是继硅和砷化镓(GaAs)之后的第三代半导体材料112l[13l，具有高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率等特点，是一种适用于高压、高温、高频、大功率、抗辐射微波毫米波器件和短波长光电半导体器件【14】-【16】。碳化硅器件一般应用于大功率场合，而氮化镓器件一般应用于中小功率场合【17l。[261。低纹波：开关电源具有效率

7、高、高功率密度、高频化等一系列优点，得到广泛的应用。但由于它存在的固有高纹波输出电压，使其适用范围受到了限制。音响、测量仪、实验用直流电源、军工产业、高精度传感器等一些场合对电源的输出纹波具有特殊的要求。对此类应用场合，使开关电源向低纹波化方向发展。本论文将对开关电源四大发展趋势中的低纹波化进行研究。1．2低纹波开关电源的发展随着开关电源的快速发展，电力电子学科的应用受到了广泛重视，半导体器件及集成电路得到了普及与应用127J。电路通过采取软开关、谐振变换、同步整流及功率因数校正等技术使系统的某些特性得到了提高，但另一方面方面

8、影响了系统的性能。电流突变是产生EMI的重要原因之一。对于升压型变换器，其输入电流连续，输入侧EMI值相对于其他电路较低，但输出侧电流断续，使其输出侧EMI值很高；对于降压型变换器，输出电流连续，其输出侧EMI值相对于其他电路较低，但输入侧电流断续，使其输入侧EMI值很高。因