宽输入电压范围多路输出小功率开关电源研究

论文摘要

多路输出小功率开关电源不仅要求开关电源能够提供多种不同等级的低电压低功率输出,而且还要求保证电压的供电质量和开关电源整体的可靠性。多路输出小功率开关电源的主功率拓扑可以选用单级变换器,例如单端正激变换器、单端反激变换器和推挽变换器。但是由于单级变换器自身的局限性,当电源母线电压宽输入范围时,单级变换器并不适合用作多路输出小功率开关电源的主功率拓扑。为此引出了两级变换器级联的电源架构,选用的拓扑结构为Buck变换器级联推挽变换器,并对级联拓扑的电压馈电型拓扑和电流馈电型拓扑进行了分析比较。推挽变换器变压器属于双向励磁,由于变压器漏感的影响,功率开关管在关断时,漏源极电压应力大,震荡明显,为此需要研究减小变压器漏感,消除震荡的方法。在级联拓扑中,每个变换器之间相互影响会导致整个电源系统的不稳定,从小信号角度来看,电源系统的稳定性取决于源变换器输出阻抗和负载变换器输入阻抗的阻抗比,所以需要对Buck变换器和推挽变换器进行阻抗分析。采用平均电流模式控制方式,设计开关电源的控制器。首先根据电流环的特点,研究电流环控制器。然后将电流环看成一个整体,在电流环的基础上研究电压环控制器。最后用MATLAB工具给出了仿真结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 多路输出开关电源技术概述
• 1.3 多路输出小功率开关电源常用拓扑研究
• 1.4 多路输出开关电源两级架构的提出
• 1.5 国内外研究现状
• 1.6 论文主要研究内容
• 第2章 开关电源主功率拓扑选择与馈电方式研究
• 2.1 引言
• 2.2 主功率拓扑选择
• 2.3 多路输出开关电源两级变换器馈电方式研究
• 2.3.1 级联电压馈电式降压推挽电路
• 2.3.2 级联电流馈电式降压推挽电路
• 2.4 变压器漏感分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 两级变换器稳定性分析与主功率参数设计
• 3.1 引言
• 3.2 两级变换器小信号分析
• 3.3 两级变换器稳定性分析
• 3.4 主功率拓扑的参数设计
• 3.4.1 储能滤波电感设计
• 3.4.2 多路输出电容设计
• 3.5 驱动电路设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 开关电源补偿网络的研究与设计
• 4.1 引言
• 4.2 开关电源控制方式研究
• 4.3 两级变换器电流环控制器研究
• 4.4 两级变换器电压环控制器研究
• 4.5 本章小结
• 第5章 多路输出小功率开关电源实验结果分析
• 5.1 引言
• 5.2 多路输出小功率开关电源硬件平台测试结果
• 5.2.1 Buck 变换器输出端测试波形
• 5.2.2 推挽变换器电压应力测试波形
• 5.2.3 宽输入电压范围对电源输出的影响
• 5.2.4 开关电源满载时输出电压测试波形
• 5.3 开关电源负载交叉调整率及效率测试结果
• 5.4 负载切换实验
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢