480W工业导轨电源的设计 ——基于半桥LLC谐振变换器开关电源拓扑结构

论文摘要

电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。要求电子元件体积更小,耗能更低。开关电源作为电子设备中不可或缺的组成部分也在不断的改进,高频化、高效率、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化等,成了开关电源的发展方向,这也标志着这些技术将不断地发展而变得越来越成熟和稳定,同时实现高效率用电和高品质用电的相互结合。本文以一个480W,230V交流输入,24V直流输出的AC/DC型导轨电源为研究对象,选用PFC+LLC谐振回路为主电路拓扑。首先介绍了LLC谐振半桥变换器和传统非对称半桥变换器的工作原理和对比;PFC主电路工作原理和主要元件参数的设计;接下来重点论述了LLC谐振变换器的一些特性和原理,详尽分析了LLC谐振变换器在各个频率范围内的直流稳态特性,并对用于电源部分的主要元件参数进行了设计与计算;也对输出同步整流部分作了简要地分析介绍。最后设计制作出电源样机并进行了调试与测试,给出了试验数据、波形和结果。通过对试验结果的分析,验证了设计的可行性。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 开关电源电路结构
• 1.2 传统非对称谐振半桥变换器
• 1.3 LLC 谐振半桥变换器
• 1.4 LLC 谐振变换器与非对称变换器的性能对比
• 1.4.1 控制方式对比
• 1.4.2 输出整流二极管电压应力对比
• 1.4.3 输出整流二极管开关模式对比
• 1.4.4 变压器对比
• 1.4.5 其它对比
• 1.5 本章小结
• 第二章 PFC 电路的应用设计
• 2.1 控制方案的选择
• 2.2 主要参数的设计
• 2.2.1 升压电感的计算
• 2.2.2 输出滤波电容的选择
• 2.3 本章小结
• 第三章 LLC 谐振变换器
• 3.1 LLC 谐振变换器的特性分析
• 3.1.1 LLC 谐振变换器的几个重要参数
• S 的工作模式'>3.1.2 频率在f =f_S的工作模式
• S 的工作模式'>3.1.3 频率在f ＞f_S的工作模式
• S 的工作模式'>3.1.4 频率在f ＜f_S的工作模式
• 3.1.5 两种变换器直流增益的比较
• 3.2 LLC 谐振变换器参数对变换器的影响
• 3.2.1 变换器参数对直流增益的影响
• 3.2.2 变换器参数对槽路电流的影响
• 3.3 LLC 谐振变换器谐振参数的设计
• 3.3.1 定义系统参数
• 3.3.2 确定谐振网络的最大和最小电压增益
• 3.3.3 确定变压器变比
• 3.3.4 确定等效负载阻抗
• 3.3.5 确定谐振网络的三个主要参数
• 3.4 本章小结
• 第四章 输出同步整流技术
• 4.1 同步整流的概念
• 4.2 常用同步整流驱动电路
• 4.2.1 自驱动电路
• 4.2.2 电流检测驱动
• 4.2.3 采用专用驱动芯片
• 4.3 同步整流管的损耗分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 实验结果及数据分析
• 5.1 输入性能的测量
• 5.2 输出性能的测量
• 5.2.1 输出纹波测量
• 5.2.2 电源效率的测量
• 5.2.3 动态响应的特性测量
• 5.2.4 电源保持时间的测量
• 5.2.5 电源过流保护点的测量
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表的论文
• 致谢