基于软开关技术的开关电源设计毕业论文(编辑修改稿)

基于软开关技术的开关电源设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

chieve zerovoltage switching power transistor . This is a direction of III modern power electronics technology development. In this paper, the subject of design a viable PSZVSPWM soft switching, and use PSIM simulation. As well as output and input parameters characteristic zero voltage start of PWM soft switching circuit system are clear analysis. Keywords: switching power supply。 phase shift control。 soft switching。 Zero Voltage。 duty cycle. 1 第一章 绪论 概述 在电子技术的快速发展中，我们对电子系统的使用越来越多。 电子设备也越来越多多样化， 并且走向 电子装置的小型化，电力的成本降低到轻，薄，小和高效率的方向。 目前来看， 对 一些公用电网，一些电能量转换和控制言 ,和种类繁多的电负载 ,提供品质好的供电设备都是对功率而。 功率是所有电力电子器件的心脏。 它的性能直接相关的安全性和对整个系统的可靠性。 对硬开关进行调查， 硬开关开关损耗大。 开通时和关闭时，电路中的开关器件电流升高，电压降低一起进行， 电流和电压在区域会产生交叠，在这个期间会对开关的损耗，损耗值会随着开关频率的增高而对开关的损耗的增加。 在软开关技术方面，不会存在像硬开关一样，会产生较大的开关电源损耗。 在软开关的研究方面，理想的状态下会让软开关在关断的时候，让电路中的电流到零，电路中的电压慢慢的上升到断态值，这样的状态可以看似是电路关断的损耗为零。 在电路中，在关断前，电流到零，解决了此类问题。 在电路接通电源的时候，二极管的工作原理是正向导通，反向不导通，如此二极管的恢复过程已经结束在反的时候，由此看来二极管方向恢复的情况不会存在。 因此利用到 PWM（脉冲宽度调节）， 在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式， PWM开关电源是在导通时候，在电路中电压低的时候，电路中的电流是比较大的；在电路中关断的时候，电路中的电压是比较高的，电流小。 开关电源的发展方向 对于软 开关电源的发展方向， 对于 技术与趋势追求，本次设计的开关电源可以下四个方面概括。 第一： 高频开关电源的小，薄，轻量 主要由能量存储元件的重量 (磁性元件 2 和电容 )来确定。 因此小型化的开关电源的实质上降低尽可能其中小能量存储元件的体积，在一定范围内，较高的开关频率 ,不仅有效地降低了电容， 对于系统的动态性能得到了提高。 第二： 高可靠性 在经常工作的电源使用， 从而提高了可靠性功率开关元件。 生活源于生 活，电解电容，光耦和排风扇等设备与生活决定的权力的视角。 因此，对于一个设 计的考虑，在电路中应对组件的需求量过小，这样可以提升集成度。 如此设计可以 对电路中的繁复进行适当的处理，以及对可靠性不良的问题 ,进行了解决，保护的功能也得到了提高，简化了电路。 第三： 低噪音 开关电源是喧闹的。 单纯地追求高频率的噪音也将上涨。 无论是在原则 ,对 噪音的降低上，这都是对谐振变换器电路技术上研究的一小部分，以提高频率。 在这样的情况下， 噪音的降低对电路器件的影响是开关电源的发展的一种方向。 3 第二章 开关电源技术的理论分析 开关电源的基本原理 如今，人们称为 AC / DC 开关稳压器 (整流器 )功率开关电源。 它也必须有三个条件：第一是 开关，就是对电路电力电子器件，必须工作在断开的状态，不是直线状态；第二是高频 ，电路中的电子器件一定是工作在高的频率的状态下，而不是接近的电源频率是低频；第三是对 DC 直流功率输出不交换。 如图 所示是 开关电源稳压器的基本原理。 图 开关电源基本稳压原理图 从 图中的分析示出了用于开关电源开关 K 被重复以一定的时间间隔打开和关闭，电路中开关 K 关闭，电源 E 通过输入端开关，电路中输出滤波器被连接到负荷上，在整个过程中，开关接通，电源提供能量 E 给负载；当 K 需要导通，对于开关的 电源的输入端，能量被中断供应。 以储存能量在接通开关 K，断开开关过程中提供的处 理能量到负载。 如 上面的电路图中 ,开关电源中 L 代表电感， C 代表电容， D 代表 二极管，它是由二极管来产生的效果。 电路中 电感 L 用于存储能量。 当电路中开关 断开的时候，电感器 L 中所储存的能量，二极管 D 通向负载释放的时候，在电路中，连续和稳定的能源被负荷得到。 4 开关电源的软开关技术 软开关技术的概念 半导体器件在开关的应用，根据功率转换和处理的权力结构构造一定的规则控制开关。 开关电源的工作原理与传统线性电源，针对开关元件的占空比，它是利用功率半导体器件作为开关元件，在周期性关闭期间，对输出的电压细心调节。 它直接与电网频率电压被整流和滤波由直流电压，然后再进行处理由主变换输出整流滤波电路，对输出电压的反馈进行采样，以及对控制电路的采样信号比较放大处理，为了输出对 PWM 脉冲的占空比进行调节。 一般的开关电源的接通和关断，电压和电流功率管端部不是零，这样一来就存在很大的开关损耗，电路中功率效率变的不高，当电路中 ，开关频率提升，开关的损耗也对应上升。 此类开关被称为“硬切换”。 在发展过程中的功率开关转换器，研究硬开关 PWM 变换器设备最早的理论基本上都是成熟的，它是软开关转换器的基础。 由于技术相对成熟，控制简单，动力结构比较简单。 在一般情况下，所谓的 PWM 技术是指保持在开关变换器的开关频率在一定的，在开关的时间有变化，是脉冲的长度也跟着改变，在电路中负荷变动，输出电压的负载基本没什么改变。 在 20 世纪 50 年代生产的硬开关技术脉冲宽度调制，经过 60 年的成长， 1970 年到 1980 年代的日期，开关的发展已经得到了广泛的应用。 然而，对于电子开关来说，它是属于硬切换，在电路中，器件的电压，器件的电流不为零时，对开关的强制施行，在切换电路中呈现很大损失状态。 这使得开关开关技术需要一定的限制，主要是以下： （ 1） 关闭和断开损耗大：当开关打开的时候，电流上升，同时对电压开关设 5 备下降，电路关闭的时候，电路电压升高，在这个时候电路电流下降。 电路中的电压和电流产生的波形碰撞，会造成的电路设备的导通损耗，而且会随着碰撞的频率，加快开关的损耗。 （ 2） 电感关机问题：不可避免电感元件，如变压器，电线和其它寄生电感的电感的电感或实体，在高频的漏电感，该开关装置被 关断电路的存在，电流通过时电感元件相比大的，电路中高的电压尖峰诱导上升开关元件的两端，击穿电压是很容易造成的。 （ 3）电容开放的问题：当开关装置被打开以非常高的电压时，存储在开关装置的结电容的能量将完全消散在开关装置，该开关装置的过热造成的损坏。 （ 4）针对二极管反向的复苏：在电路中从导通到反向复苏过程中，在此过程中，二极管还在导通的状态。 如果用开关的直接开口系列，期间的直流电源是会形成瞬间的短路，对当前的影响很大，从开关和二极管的损失大幅上升，而造成损坏。 在电子技术的飞速进展的过程中，针对开关电源，需要 开关频率的高频化和开关损耗的低能化。 因此市场会有大量的需求，软开关技术应运而生。 由此看见，软开关技术是相对应硬开关而言的。 期间中的电压和电流的急剧变化，造成更大的开关损耗，噪声在开关的控制电路硬开关，开关损耗上升与开关频率，让电路效率降低价格，在电路中，开关噪声将电磁干扰，是外围电子设备受到影响。 对于软硬开关而言，向上小型电感器，电容器等谐振器上，构成一个辅助换流网络，谐振过程的切换处理，在开关的两端之前引进之后被接通时，两端的电压为零，或者当流电流通过开关的时候，关断为零。 切换条件已经过改善，提高了电路的设计效率。 在理想的测试下，当电路的电压下降到零的时候，然后上升到设定的当前状态，所以没有损失。 软断路开关称为零电压开关。 理想软关断的过程是： 6 电流下降的电路到零，电压上升到设定值时，这种软开关叫做零电流开关。 如何实现软开关 当零电压的开关导通，所实现的条件，电路中应有充足的电量，对电路中开关管的电荷进行转移，把这部的电量对马上关闭的开关管电容补充电能。 在变压器的绕组上存在的电容，需要对电容进行处理。 即满足如下公式： E(Ci+CRT/2) VinVin (此处 Ci 的下标 i 为死区时间 ) 对于零电压开关超前的实现，在电路中超前桥臂开关过程中的滤波电感是与谐振电感串联，就是理解为滤波电感和谐振电感进行串联。 对实现开关运用零电压开通，对零电压关断的能量，都是对两个电感的滤波电感和谐振电感。 开关通过零电压滞后桥臂的难度很大。 当零电压开关的滞后桥臂中的时候，变压器的副边会产生短路的情况，对于零电压开关的打开和关断是由谐振电感产生的，在电路中，一个电感所供应的能量达不到所需要球，就不会对 零电压的开关进行实现。 故而滞后桥臂实现零电压。