一种移相全桥软开关DC-DC开关电源设计开题报告

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1、开题报告一种移相全桥软开关DC-DC开关电源设计1选题的背景、意义近年来，电力电子技术发展迅速，直流开关电源广泛应用于计算机、航空航天等领域。过去，笨重型、低效电源装置已被小型、高效电源所取代，但是要实现电源装置的高性能、高效率、高可靠性并减小体积和重量，就必须实现开关电源的高频化。开关电源的高频化不仅减小了功率变换器的体积，增大了变换器的功率密度和性能价格比，而且极大地提高了瞬时响应速度，抑制了电源所产生的音频噪声，从而已成为新的发展趋势。然而功率变换器开关频率的进一步提高（传统PWM变换器中开关器件工作在硬开关状态），受以下因素的限制：（1）开通和关

2、断损耗大；（2）感性关断问题；（3）容性开通问题；（4）二极管反向恢复问题；（5）剧烈的di／dt和du／dt冲击及其产生的电磁干扰（EMI）。而软开关技术是使功率变换器得以高频化的重要技术之一，它应用谐振的原理，使开关器件中的电流（或电压）按正弦或准正弦规律变化。当电流自然过零时，使器件关断（或电压为零时，使器件开通）从而减少开关损耗。它不仅可以解决硬开关变换器中的硬开关损耗问题、容性开通问题、感性关断问题及二极管反向恢复问题，而且还能解决由硬开关引起的EMI等问题。[1]软开关电源是相对于硬开关电源而言的。人们通常所说的开关电源，指的是硬开关电源，它

3、是在承受电压或电流的情况下接通或断开电路的，因此在接通和关断的过程中会产生较大的损耗，并且开关频率越高，产生的损耗也越大。而软开关电源的开关器件在开通或关断的过程中，或者加于其上的电压为零，或者加于其上的电压为零，或者电压电流都为零。这种开关方式显著地减小了开关损耗在开关过程中激起的震荡，可以大幅度地提高开关频率，为开关电源小型化、高效率创造了条件。将一个恒定的直流电压通过电力电子器件的开关作用变换成直流电压的过程，称为直流-直流变换（DC-DC变换）DC-DC变换具有体积小、效率高、重量轻、成本低等优点，主要应用于开关电源，如通信电源、笔记本电脑、移动

4、电话、远程控制器电源等，具有极其重要的意义。2相关研究的最新成果及动态随着全球的经济建设的发展，学者和工程技术人员在移相全桥软开关DC-DC开关电源的课题中，做了大量的理论研究和工程实践，取得了非常丰硕的成果。软开关技术是使功率变换器得以高频化的重要技术之一,它应用谐振的原理,使开关器件中的电流(或电压)按正弦或准正弦规律变化。国外研究高频开关电源变压器较早，八十年代研究频率就已经在1~10MHz，目前国外0.5~3MHz的高频开关电源已实用化，文献[2]报道的2MHz、50W变压器的几何线度只有1.3cm左右。目前，我国大部分开关变压器的研究在500k

5、Hz以下，只有为数不多的几个单位研究频率在500kHz以上[3]。已有的研究表明，除了要有适于高频(0.5—3MHz)工作的磁芯材料之外，高频开关电源变压器的设计对其性能有至关重要的影响。因此研究高频变压器的设计技术对我国的高频开关电源以及整机系统的发展都是十分重要的。[4]目前已经先后有人提出了谐振变换器,准谐振变换器和多谐振变换器,零开关PWM变换器,零转换PWM变换器，零电压零电流PWM变换器及无源无损缓冲电路等多种软开关技术。谐振变换器虽能为开关提供零电压开关和零电流开关状态,但工作中会产生较大的循环能量,会增大导电损耗。为此发展了许多软开关PW

6、M技术。它们使用某种形式的谐振软开关转换过程,并在开关转换结束后恢复到常规的PWM工作方式,但它们的谐振电感串联在主电路内,因此零开关条件与电源电压、负载电流的变化范围有关,在轻载下可能达不到零开关条件。为改善零开关条件,人们将谐振网络并联在主开关管上,从而发展成零转换PWM软开关变换器,它不但克服了硬开关PWM技术和谐振软开关技术的缺点,而且综合了它们的优点。无源无损缓冲电路将成为实现软开关的重要技术之一,在直流开关电源中也得到了广泛的应用。由于软开关变换器都应用了谐振原理,在电路中并联或串联谐振网络,势必产生谐振损耗,从而使电路受到影响。为此,人们在

7、谐振技术和无损耗缓冲电路的基础上提出了组合软开关功率变换器的理论。组合软开关技术结合了无损耗吸收技术与谐振式零电压技术、零电流技术的优点,其基本原理是通过辅助管实现部分主管的零电流关断或零电压开通,主管的其余软开关则是由无损耗吸收网络来加以实现,吸收能量恢复电路被ZVT、ZCT谐振电路所取代,辅助管的软开关则是由无损耗吸收网络或管电压、电流自然过零来加以实现。即电路中既可以存在零电压开通,也可以存在零电流关断,同时既可以包含零电流开通,也可以包含零电压关断,这四种状态可任意组合。由此可见,由无损耗缓冲技术和谐振技术组合而成的新型软开关技术将成为新的发展趋

8、势。3课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标本课