開關電源DC/DC變換器電路參數及新拓撲研究

2.46字
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摘要：DC-DC 變換器作為開關電源（Switch Mode Power Supply，SMPS）系統(tǒng)重要組成部分，當其電路參數和拓撲結構改變時，系統(tǒng)呈現(xiàn)出豐富的非線性特性，影響 SMPS 系統(tǒng)穩(wěn)定性和工作特性。本文研究 DC-DC 變換器電路參數對 SMPS 系統(tǒng)穩(wěn)定性影響，為 DC-DC 變換器應用于 SMPS 系統(tǒng)時的電路參數設計提供依據。并且針對 DC-DC 電路拓撲不具有普適性問題，研究一種新型的 DC-DC 變換器電路拓撲，研究該變換器工作原理、參數特性和參數設計方法，并進行實驗驗證。
本文主要研究工作如下：
1. 在建立 BUCK 變換器精確狀態(tài)方程基礎上，搭建電壓反饋型 BUCK 變換器無差仿真模型，研究不同電路參數對 VCBUCK 變換器穩(wěn)定性影響。
2. 在研究電壓反饋型雙端 DC/DC 變換器各開關模態(tài)的基礎上，將其等效為開關頻率加倍的 VCBUCK 變換器，利用等效 VCBUCK 變換器仿真模型研究不同電路參數對雙端 DC/DC 變換器穩(wěn)定性的影響。
3. 設計了一種新型變換器拓撲—并聯(lián)諧振倍壓變換器(PRDVC)，在分析該變換器電路拓撲和建立其狀態(tài)方程基礎上，研究該變換器的工作模式、參數特性和參數優(yōu)化設計方法。

關鍵詞：DC-DC 變換器 電壓反饋型 并聯(lián)諧振 參數設計


Research on Parameters and Novel
Topology of DC/DC Converter in SMPS
Abstract：A DC-DC converter is an important part of SMPS system and it has rich nonlinear dynamical characteristic when circuit parameters and circuit topology are changed, which will affect the stability and performance characteristic of the system. The influence of circuit parameters of DC-DC converter on stability of SMPS system are researched in the thesis. The research results can provide the basis for the design of parameters when the DC-DC converter is applied to SMPS system. As DC-DC converter can not be applied to all occasions, a novel circuit topology for DC-DC converter is developed. The circuit principle, parameters characteristic and parameter design method are studied in detail and verified in experiments.
The main contents are as follows:
1. On the basis of the establishment of the exact equation of state on the BUCK converter, voltage feedback BUCK converter built no difference simulation model to study the stability of the effect of different parameters on VCBUCK converter circuit.
2. Based on the study double-ended voltage feedback DC / DC converter on each switch modes, it is equivalent to a doubling of VCBUCK converter switching frequency, using different research VCBUCK converter equivalent circuit parameters of the simulation model double-ended DC / DC converter affect stability.
3. A novel converter topology - parallel resonant converter voltage doubler (PRDVC), in the analysis of the converter circuit topology and establish their state on the basis of equations to study the converter operating mode, parameter optimization design characteristics and parameters.

Key words：DC-DC converter Voltage control Parallel resonant Parameter Design


目 錄
第一章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 開關電源發(fā)展方向 1
1.3 DC/DC 變換器非線性行為國內外研究進展 2
1.4 DC/DC 變換器拓撲研究進展 3
1.5 本文主要研究內容及章節(jié)安排 4
第二章 電路參數對電壓反饋型 DC/DC 變換器穩(wěn)定性的影響 6
2.1 電路參數對電壓反饋型 BUCK 變換器穩(wěn)定性的影響 6
2.1.1 BUCK 變換器精確狀態(tài)方程 6
2.1.2 電壓反饋型 BUCK 變換器 9
2.1.3 電路參數對 VCBUCK 變換器穩(wěn)定性的影響 10
2.2 本章小結 20
第三章 電路參數對電壓反饋型雙端 DC/DC 變換器穩(wěn)定性的影響 21
3.1 推挽型 DC/DC 變換器 21
3.2 半橋型 DC/DC 變換器 23
3.3 全橋型 DC/DC 變換器 24
3.4 雙端 DC/DC 變換器的等效變換 26
3.5 電路參數對電壓反饋型雙端 DC/DC 變換器的穩(wěn)定性影響 28
3.6 本章小結 28
第四章 并聯(lián)諧振倍壓變換器及其電路參數影響研究 29
4.1 PRDVC 電路拓撲分析 29
4.1.1 諧振變換器 29
4.1.2 并聯(lián)諧振倍壓變換器 30
4.2 PRDVC 三種工作模式研究 36
4.2.1 工作模式 1 36
4.2.2 工作模式 2 39
4.2.3 工作模式 3 43
4.3 PRDVC 參數優(yōu)化設計 46
4.3.1 PRDVC 損耗分析 46
4.3.2 最優(yōu)工作點的選擇 51
4.4 本章小結 54
第五章 結論與展望 55
5.1 本文所做的主要工作 55
5.2 對進一步工作的展望 55
致 謝 56
參考文獻 57