一种移相全桥软开关DC-DC开关电源设计文献综述

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1、文献综述一种移相全桥软开关DC-DC开关电源设计1前言部分（阐明课题的研究背景和意义）课题研究的背景和意义：随着开关电源向高频化、高功率密度发展，人们愈来愈重视开关电源工作时日渐突出的开关损耗，开关损耗直接影响到开关电源的工作效率和可靠性。传统的开关电源采用一个变压器实现交流电到直流电的转换，由于变压器体积大，转换效率低，造成了很大的浪费。故本文拟设计基于UCC3895的移相全桥软开关电源控制核心板，实现输入380V交流，输出200V直流，效率85%以上。大大提高了开关电源的转换效率，体积小，简单便携。近年来，电力电子技术发展迅速，直流开关电

2、源广泛应用于计算机、航空航天等领域。过去，笨重型、低效电源装置已被小型、高效电源所取代，但是要实现电源装置的高性能、高效率、高可靠性并减小体积和重量，就必须实现开关电源的高频化。开关电源的高频化不仅减小了功率变换器的体积，增大了变换器的功率密度和性能价格比，而且极大地提高了瞬时响应速度，抑制了电源所产生的音频噪声，从而已成为新的发展趋势。然而功率变换器开关频率的进一步提高（传统PWM变换器中开关器件工作在硬开关状态），受以下因素的限制：（1）开通和关断损耗大；（2）感性关断问题；（3）容性开通问题；（4）二极管反向恢复问题；（5）剧烈的di／

3、dt和du／dt冲击及其产生的电磁干扰（EMI）。而软开关技术是使功率变换器得以高频化的重要技术之一，它应用谐振的原理，使开关器件中的电流（或电压）按正弦或准正弦规律变化。当电流自然过零时，使器件关断（或电压为零时，使器件开通）从而减少开关损耗。它不仅可以解决硬开关变换器中的硬开关损耗问题、容性开通问题、感性关断问题及二极管反向恢复问题，而且还能解决由硬开关引起的EMI等问题。[1]软开关电源是相对于硬开关电源而言的。人们通常所说的开关电源，指的是硬开关电源，它是在承受电压或电流的情况下接通或断开电路的，因此在接通和关断的过程中会产生较大的损

4、耗，并且开关频率越高，产生的损耗也越大。而软开关电源的开关器件在开通或关断的过程中，或者加于其上的电压为零，或者加于其上的电压为零，或者电压电流都为零。这种开关方式显著地减小了开关损耗在开关过程中激起的震荡，可以大幅度地提高开关频率，为开关电源小型化、高效率创造了条件。将一个恒定的直流电压通过电力电子器件的开关作用变换成直流电压的过程，称为直流-直流变换（DC-DC变换）。DC-DC变换具有体积小、效率高、重量轻、成本低等优点，主要应用于开关电源，如通信电源、笔记本电脑、移动电话、远程控制器电源等，具有极其重要的意义。2主题部分（阐明课题的国

5、内外发展现状和发展方向，以及对这些问题的评述）l国内外的发展：1955年美国罗耶（GH.Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端，1957年美国查赛（JenSen)发明了自激式推挽双变压器，1964年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到了1969年由于大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做成了25千赫的开关电源。国外研究高频开关电源变压器较早，八十年代研究频率就已经在1~10MHz，目前国外0.5~3M

6、Hz的高频开关电源已实用化，文献[2]报道的2MHz、50W变压器的几何线度只有1.3cm左右。目前，我国大部分开关变压器的研究在500kHz以下，只有为数不多的几个单位研究频率在500kHz以上[3]。已有的研究表明，除了要有适于高频(0.5—3MHz)工作的磁芯材料之外，高频开关电源变压器的设计对其性能有至关重要的影响。因此研究高频变压器的设计技术对我国的高频开关电源以及整机系统的发展都是十分重要的。[4]文献[1]设计了一种改进型的零电流(ZCS)转换脉宽调制全桥DC／DC变换器，并对变换器的拓扑结构、工作过程及其特点做了深入阐述。这种

7、新型变换器能在负载范围内成功实现所有主开关管和辅助开关管的零电流转换，而且副边整流二极管也能实现软转换。保证了变换器在很宽的负载范围内有很高的效率。随后设计了主电路和控制电路，给出了主电路参数，其移相控制采用UC3875实现。肖化（1996）[5]设计了一种多单片机分数控制、集中管理的智能高频开关电源，它采用模块化结构和灵活的通信方式，主要包括整流模块和监控模块，它的输出额定电压为48V．均衡电压为55-57V，浮充电压为50-54V。最低放电电压为43V，它的输出电流视负载大小为以模块40A的整流模块加以组合。该电源集交流配电、整流稳压、直

8、流配电于一体，可在监控模块控制下工作。具有体积小、噪音低、维护操作方便等优点。王长龙等（2002）[6]设计了基于高频开关电源的充电仪，在监控系统的基础上增加了充电