ZVS半桥变换器的平面无源集成研究

论文摘要

本文将平面无源集成技术与软开关技术结合在一起应用于开关电源中,来减小开关损耗,减少开关电源中磁件的体积和数量。本文首先介绍几种常见的磁件建模方法,重点研究T-L仿真模型法并通过仿真证明该方法的正确性。然后阐述集成后ZVS半桥变换器的工作原理,详细分析每个工作模态。重点研究了谐振电感与变换器中变压器的平面磁集成方案,并在谐振电感和变压器集成结构基础之上采用无源集成技术对变换器中的谐振电感和谐振电容进行无源集成,构造平面无源集成模块。并对此集成结构进行磁场和电路仿真,证明该方案的合理性。最后设计制作一台输出功率为350W、输出电压为48V的ZVS半桥变换器样机,通过实验证明该方案的正确性和可行性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 无源集成技术简介
• 1.1.1 磁集成技术概述
• 1.1.2 磁件和电容元件的集成
• 1.2 平面磁集成技术简介
• 1.3 本文选题的意义和研究内容
• 1.3.1 本文的选题意义
• 1.3.2 主要研究内容
• 2 磁件电路建模方法研究
• 2.1 阻抗等效模型方法
• 2.2 磁路-电路对偶建模方法
• 2.3 回转器-电容类比建模方法
• 2.4 T-L 仿真模型法
• 2.4.1 T-L 线性电感模型
• 2.4.2 T-L 非线性电感模型
• 2.4.3 考虑磁滞效应的T-L 非线性电感模型
• 2.5 本章小结
• 3 ZVS 半桥变换器的平面无源集成方法研究
• 3.1 ZVS 半桥变换器集成后工作原理分析
• 3.2 谐振电感和变压器平面磁集成方案研究
• 3.2.1 变压器的漏感作为谐振电感
• 3.2.2 E+I+E 型磁芯结构
• 3.2.3 EE 型磁芯结构
• 3.2.4 采用T-L 仿真模型法进行磁件建模
• 3.2.5 实现开关管零电压开关的条件
• 3.3 谐振电感和谐振电容的集成方案选择
• 3.4 磁场和电路仿真
• 3.4.1 磁场仿真
• 3.4.2 电路仿真
• 3.5 集成磁件样机制作
• 3.6 本章小结
• 4 ZVS 半桥变换器的整机设计与实验验证
• 4.1 选择TL494 为控制芯片
• 4.2 平面变压器的设计
• 4.2.1 变压器磁芯的选择
• 4.2.2 确定变压器原、副边绕组匝数
• 4.2.3 采用铜箔作为变压器绕组
• 4.2.4 采用平面PCB 绕组作为变压器绕组
• 4.3 主开关管和输出整流二极管的选择
• 4.4 实验验证
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集