ZVS移相全橋變換器設(shè)計(jì)

1、電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：系別：年級(jí)專業(yè)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱：電力電子與電源綜合課程設(shè)計(jì)基層教學(xué)單位： 電氣工程及自動(dòng)化系指導(dǎo)教師：朱艷萍學(xué)號(hào)設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)要求參考資料周次（專業(yè)）班學(xué)生姓名級(jí)ZVS移相全橋變換器設(shè)計(jì)輸入電壓： DC 450V輸出電壓： DC 24V輸出功率： 200W開關(guān)頻率： 20kHz效率：90%1、主電路設(shè)計(jì)：移相全橋變換器；主功率器件參數(shù)、輸出濾波器參數(shù)、主電路連接導(dǎo)線截面積計(jì)算與選擇；2、高頻變壓器設(shè)計(jì)：磁芯計(jì)算與選擇、原副邊匝數(shù)計(jì)算、漆包線截面積計(jì)算與選擇。3、控制電路設(shè)計(jì)：電壓閉環(huán)以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出。4、過電流

2、保護(hù)設(shè)計(jì)1、電力電子技術(shù) ( 第 5 版 )王兆安主編機(jī)械工業(yè)出版社20092、脈寬調(diào)制 DC/DC全橋變換器的軟開關(guān)技術(shù)阮新波 嚴(yán)仰光科學(xué)出版社3、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)陳伯時(shí)機(jī)械工業(yè)出版社4、開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)張占松蔡宣三第一周第二周完成全部方案設(shè)計(jì)：周一、二：完成設(shè)計(jì)說明書應(yīng)完成周一、二：查、閱相關(guān)參考資周三、四：繪制A1 設(shè)計(jì)圖紙料內(nèi)容周五：答辯考核周二至周五：方案設(shè)計(jì)、完善指導(dǎo)教朱艷萍基層教學(xué)單位孫孝峰師簽字主任簽字說明： 1、此表一式三份，系、學(xué)生各一份，報(bào)送院教務(wù)科一份。2、學(xué)生那份任務(wù)書要求裝訂到課程設(shè)計(jì)報(bào)告前面。電氣工程學(xué)院教務(wù)科電力電子與電源課程設(shè)計(jì)組內(nèi)自評(píng)表題目：班級(jí)：工作

3、質(zhì)量 姓名 組內(nèi)分配工作內(nèi)容 本人簽名排名1234摘要首先，本文闡述PWM DC/DC變換器的軟開關(guān)技術(shù)，且根據(jù)移相控制PWM全橋變換器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選定適合于本論文的零電壓開關(guān)軟開關(guān)技術(shù)的電路拓?fù)?，并?duì)其基本工作原理進(jìn)行闡述，同時(shí)給出ZVS軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)策略。其次，對(duì)選定的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，給出主電路中各參量的設(shè)計(jì)及參數(shù)的計(jì)算方法，包括輸入、輸出整流橋及逆變橋的器件的選型，輸入整流濾波電路的參數(shù)設(shè)計(jì)、高頻變壓器及諧振電感的參數(shù)設(shè)計(jì)以及輸出整流濾波電路的參數(shù)設(shè)計(jì)。然后，論述移相控制電路的形成，對(duì)移相控制芯片進(jìn)行選擇，同時(shí)對(duì)移相控制芯片UC3875進(jìn)行詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)。對(duì)主功率管MO

4、SFET的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)最后，基于理論計(jì)算，對(duì)系統(tǒng)主電路進(jìn)行仿真，研究其各部分設(shè)計(jì)的參數(shù)是否合乎實(shí)際電路。搭建移相控制ZVS DC/DC全橋變換器的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上做了大量的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的DC/DC變換器能很好的實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，提高效率，使輸出電壓得到穩(wěn)定控制，最后通過調(diào)整移相控制電路，可實(shí)現(xiàn)直流輸出的寬范圍調(diào)整，具有很好的工程實(shí)用價(jià)值。行分析和設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞開關(guān)電源 ; 高頻變壓器 ; 移相控制 ; 零電壓開關(guān) ;UC3875目錄摘要 . .第 1 章緒論 . .第 2 章 PWM DC/DC全橋變換器軟開關(guān)技術(shù). .2.1PWM DC/DC全橋變換器 .2.1.1全橋變換

5、器的基本工作原理 .2.1.2PWM DC/DC 全橋變換器的軟開關(guān)實(shí)現(xiàn) .2.2PWM DC/DC全橋變換器實(shí)現(xiàn) ZVS. .2.3整流二極管的換流情況 .2.4本章小結(jié) .第 3 章 PWM DC/DC變換器控制回路設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì) . .3.1移相控制電路原理 .3.2移相控制芯片 UC3875.3.2.1控制芯片引腳功能介紹 . .3.3控制方案分析 . .第 4 章仿真與參數(shù)設(shè)計(jì) . .4、 1 參數(shù)設(shè)計(jì) .主電路參數(shù)設(shè)計(jì).高頻變壓器的設(shè)計(jì).第 1章緒論早期提出的軟開關(guān)變換器是諧振變換器，準(zhǔn)諧振變換器和多諧振變換器。實(shí)現(xiàn)了開關(guān)管的零電壓開關(guān)或零電流開關(guān)，減小了開關(guān)損耗，提高了變換器的變換效

6、率，開關(guān)頻率大大提高，減小了體積和重量。但是這些變換器的器件應(yīng)力大，循環(huán)能量大，而且要采用頻率調(diào)制，不利于優(yōu)化設(shè)計(jì)濾波器。為了保留諧振變換器的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的軟開關(guān)，同時(shí)采用 PWM控制方式，實(shí)現(xiàn)恒定頻率調(diào)節(jié)，利于優(yōu)化設(shè)計(jì)濾波器，90 年代出現(xiàn)了零轉(zhuǎn)換變換器。所謂零轉(zhuǎn)換變換器，就是只是在開關(guān)管開關(guān)過程中變換器工作在諧振狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開關(guān)或零電流開關(guān)，其他時(shí)間均工作在PWM控制方式下。這種變換器適應(yīng)通訊技術(shù)和電力系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)通訊開關(guān)電源和電力操作電源本課設(shè)所做的具體工作如下:1. 分析移相控制 PWM全橋變換器軟開關(guān)技術(shù)的基本工作原理，并分析實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的條件，以及整流二極管的換流情

7、況。2. 對(duì)移相控制 PWM全橋變換器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，研究主電路中各參量的設(shè)計(jì)方法，包括 : 輸入整流橋、逆變橋、輸出整流二極管的選型，輸入濾波電路母線支撐電容的設(shè)計(jì)，高頻變壓器及諧振電感的設(shè)計(jì)，輸出濾波電路中濾波電感及濾波電容的設(shè)計(jì)。3. 詳細(xì)分析移相控制芯片，對(duì)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析。4. 理論計(jì)算和仿真研究設(shè)計(jì)參數(shù)。第 2 章 PWM DC/DC全橋變換器軟開關(guān)技術(shù)2.1PWM DC/DC全橋變換器PWM DC/DC全橋變換器的基本電路結(jié)構(gòu)及其波形如圖所示。T1-T4 是四支主功率管，D1-D4為主功率管的反并聯(lián)二極管， TR是輸出變壓器，其原副邊繞組匝數(shù)比K=N1/N2，

8、 VD1和 VD2是輸出整流二極管， Lf 和 Cf 是輸出濾波電感和電容， RL是負(fù)載。輸入直流電源電壓為 Vin ，輸出直流電壓為 Vo。所謂移相控制方式就是T1 和 T2 輪流導(dǎo)通，各導(dǎo)通180 度電角度， T3 和 T4 亦如此，但是 T1( 或 T2) 和 T4( 或 T3) 不同時(shí)導(dǎo)通，兩者導(dǎo)通差a 電角度，如圖(b) 所示。其中 T1和 T2 分別先于 T4 和 T3 關(guān)斷，故稱 T1 和 T2 組成的橋臂為超前橋臂， T3 和 T4 組成的橋臂為滯后橋臂。通過控制 T1-T4 四只開關(guān)管，在 AB 兩點(diǎn)得到一個(gè)幅值為 Vin 的交流方波電壓，經(jīng)過高頻變壓器的隔離和變壓后，在變壓

9、器副邊得到一個(gè)幅值為 Vin/K 的交流方波電壓，然后通過由 VD1和 VD2構(gòu)成的輸出整流橋，在 CD兩點(diǎn)得到幅值為 Vin/K 的直流方波電壓。 Lf 與和 Cf 組成的輸出濾波器將這個(gè)直流方波電壓中的高頻分量濾去，在輸出端得到一個(gè)平直的直流電壓，其電壓值為Vo= DVin/K ，其中D 是占空比，D=2*Ton/Ts， To 是導(dǎo)通時(shí)間， Ts 是開關(guān)周期，由Vo 的公式知，可以通過調(diào)節(jié)占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓Vo，又D=2*Ton/Ts =1- a/180，從而可以通過控制移相角來調(diào)節(jié)輸出電壓Vo.全橋變換器的軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)1. 超前橋臂的軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)在圖中， T1 和 T4 同時(shí)導(dǎo)通， vAB

10、 =Vin, 變壓器一次側(cè)電流流過 T1 和 T4。在某一時(shí)刻先關(guān)斷 T1，原邊電流從 T1 上轉(zhuǎn)移到 C1和 C2 支路上，給 C1充電，同時(shí) C2 被放電。由于有 C1和 C2,T1 是零電壓關(guān)斷。在這個(gè)過程中，漏感 Lrk 和濾波電感與串聯(lián)， 而且 Lf 很大，因此可以認(rèn)為原邊電流 Ip 近似不變，類似于一個(gè)恒流源。這樣 C1 的電壓線性增大，同時(shí)C2的電壓線性減小。當(dāng)C1的電壓上升到 Vin 時(shí)， C2的電壓下降到零， T2 的反并聯(lián)二極管D2自然導(dǎo)通，此時(shí)開通T2 就是零電壓開通。此時(shí)Vab=0 , 同理于 T2 關(guān)斷的情況。從上面的分析可以得到 : 超前橋臂在關(guān)斷時(shí)，輸出濾波電感與

11、漏感串聯(lián)，原邊電流是一個(gè)恒流源，因此超前橋臂只能實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，不能實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)，而且超前橋臂容易實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)。3. 滯后橋臂的軟開關(guān)1)滯后橋臂的零電壓開關(guān)如果續(xù)流狀態(tài)處于恒流模式，原邊電流流過D2 和 T4。當(dāng) T4 關(guān)斷時(shí)，原邊電流從T4 上轉(zhuǎn)移到 C3 和 C4支路上，給 C4充電，同時(shí) C3 被放電。由于有 C3和 C4,T4 是零電壓關(guān)斷。當(dāng) C4的電壓上升到 Vin 時(shí)，C3 的電壓下降到零， T4 的反并聯(lián)二極管 D4自然導(dǎo)通，此時(shí)開通 T4 就是零電壓開通。此時(shí) vAB=0。同理于 T3 關(guān)斷的情況。在 T4 關(guān)斷后，由于 vab =-vc 4 , vAB ，為負(fù)電壓，使

12、 VD2導(dǎo)通， VD1 與 VD2換流，因而短接了變壓器副邊，變壓器原邊電壓為零。此時(shí)與C3 和 C4 諧振的能量是由漏感Llk 提供的。由于 Llk 的電感量很小， 如果 Llk 提供的能量不能使口和 C3充放電結(jié)束就使得原邊電流 ip 反向，那么 C3 上的電壓就會(huì)開始增加，此時(shí)開通 T3 就不能實(shí)現(xiàn)零電壓開通，而是硬開通。從上面的分析可以得到 :(1) 滯后橋臂實(shí)現(xiàn) ZVS的能量是漏感的能量 ;(2) 漏感遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輸出電感，因此滯后橋臂較超前橋臂實(shí)現(xiàn)ZVS更困難 ;(3) 漏感能量與負(fù)載有關(guān)。負(fù)載越大，能量越大 ; 反之越小。在負(fù)載較小時(shí)， 漏感能量不足以使滯后橋臂實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，必須采

13、用輔助電路來幫助漏感實(shí)現(xiàn)滯后橋臂的零電壓開關(guān)。2) 滯后橋臂的零電流開關(guān)如果續(xù)流狀態(tài)處于電流復(fù)位模式， 則當(dāng) T4 關(guān)斷時(shí)，原邊電流為零， T4 是零電流關(guān)斷。當(dāng) T3 開通時(shí)，由于漏感的存在，原邊的電流不能突然增加，而是以一定的斜率增加，因此可以認(rèn)為 T3 是零電流開通。同理于 T3 關(guān)斷的情況。從上面的分析可以得到 :(1) 在電流復(fù)位模式下，滯后橋臂實(shí)現(xiàn) zcs ;(2) 滯后橋臂開關(guān)管兩端不能并聯(lián)電容，否則在開關(guān)管開通時(shí)，其并聯(lián)電容上的電壓不能為零，其能量將全部消耗在開關(guān)管中，使開關(guān)管發(fā)熱，而且還會(huì)在開關(guān)管中產(chǎn)生很大的電流尖峰，造成開關(guān)管的損壞 ;(3) 在續(xù)流狀態(tài)時(shí)，原邊電流回到零后

14、，不能反向增加。否則在開關(guān)管開通時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生很大的開通電流尖峰，容易損壞開關(guān)管，從而失去了零電流開通的條件。2.2PWM DC/DC 全橋變換器實(shí)現(xiàn)ZVS兩個(gè)橋臂實(shí)現(xiàn) ZVS1. 實(shí)現(xiàn) ZVS的條件要實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開通，必須有足夠的能量用來:1) 抽走將要開通的開關(guān)管的外部附加電容上的電荷 ;2) 給同一橋臂關(guān)斷的開關(guān)管的外部附加電容充電 ;3) 考慮到變壓器原邊繞組電容，還要有一部分能量用來抽走變壓器原邊繞組寄生電容 CTR上的電荷。也就是說，要實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開通，必須滿足下式2. 超前橋臂實(shí)現(xiàn) ZVS在超前橋臂開關(guān)過程中， 輸出濾波電感與是與諧振電感 L; 是串連的，此時(shí)用來實(shí)現(xiàn)零

15、電壓開關(guān)的能量是濾波電感與與諧振電感 Lr 中的能量。另外參與諧振的還有變壓器的勵(lì)磁能量 Wmag(相對(duì)很小，可忽略 ) ，因此要實(shí)現(xiàn)超前橋臂的 ZVS，只要滿足3. 滯后橋臂實(shí)現(xiàn) ZVS在滯后橋臂的開關(guān)過程中，變壓器副邊是短路的，此時(shí)整個(gè)變換器就被分為兩部分，一部分是原邊電流逐漸改變流通方向，其流通路徑由全橋提供; 另一部分是負(fù)載電流由整流橋提供續(xù)流回路，負(fù)載側(cè)與變壓器原邊沒有能量傳遞。此時(shí)用來實(shí)現(xiàn) ZVS 的能量只是諧振電感 L，中的能量，如果不滿足 (2-22) 式，那么就無法實(shí)現(xiàn) ZVS。即由于輸出濾波電感與不參與滯后橋臂 ZVS的實(shí)現(xiàn)，較超前橋臂而言，滯后橋臂實(shí)現(xiàn) ZVS就困難得多，

16、因?yàn)檩敵鲋C振電感比輸出濾波電感要小得多。2.3 整流二極管的換流情況在移相控制ZVS PWM DC-DC全橋變換器中，輸出整流電路一般有兩種，一種是全橋整流方式，一種是全波整流方式。當(dāng)輸出電壓比較高，輸出電流比較小時(shí)，一般采用全橋整流方式。當(dāng)輸出電壓比較低，輸出電流比較大時(shí)，為了減少整流橋的通態(tài)損耗，提高變換器的效率，一般采用全波整流方式。無論采用何種整流方式，變壓器在副邊占空比丟失這段時(shí)間里都工作在短路狀態(tài)，下面分析一下在這一時(shí)間段整流二極管的換流情況。全波整流方式圖給出了副邊全波整流方式的電路圖及其換流波形。變壓器副邊各自電流的參考方向如圖所示，這樣有在 t2 時(shí)刻，負(fù)載電流流經(jīng) VD1。

17、在（ t2-t5 ）時(shí)段里，變壓器原邊電流減小，其副邊繞組 Ls1，的電流也減小，小于輸出濾波電感電流，即 is1<iLF<isL 不足以提供負(fù)載電流，此時(shí) VD2導(dǎo)通，由副邊繞組 LS2為負(fù)載提供不足部分的電流，即根據(jù)式 (2-54) 和(2-55) ，可以知道整流管的換流情況 :1) (t2 ， t4) 時(shí)段， ip >0 ，流過 VD1的電流大于流過 VD2的電流，即2) t4 時(shí)刻， iP = 0 ，兩個(gè)整流管中流過的電流相等，均為負(fù)載電流的一半，3)(t4,t5時(shí)段， iP<0 ，流過 VD1的電流小于流過VD2的電流，即4) ts 時(shí)刻， ip=-iLf/K

18、 , VD2中流過全部負(fù)載電流， VD1電流為零，即此時(shí) VD1關(guān)斷， VD2承擔(dān)全部負(fù)載電流，從而完成整流管的換流過程。2.4 本章小結(jié)移相控制全橋零電壓PWM變換器應(yīng)用廣泛，適合大功率、低電壓等場(chǎng)合。該變換器利用變壓器的漏感和功率管的寄生電容作為諧振元件，使全橋PWM變換器的四個(gè)開關(guān)管均在 ZVS條件下導(dǎo)通。本章分析了移相控制方式的DC/DC變換器的基本原理，且可以得出以下結(jié)論:1) 移相控制零電壓 PWM變換器工作于零電壓開關(guān)條件下，因而大大減小了開關(guān)損耗，有利于提高開關(guān)頻率，減小變換器的體積和重量 ;2) 無論副邊是全橋整流方式還是全波整流方式，變壓器原副邊的電壓電流是符合變壓器的基本

19、規(guī)律的 ;3) 超前橋臂比滯后橋臂容易實(shí)現(xiàn) ZVS ;4) 由于諧振電感串聯(lián)于主回路中，使得原邊電流不能突變，因此副邊存在占空比丟失的現(xiàn)象。第 3 章 PWM DC/DC變換器控制回路設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)移相控制電路是高頻開關(guān)電源的重要組成部分，在很大程度上決定了開關(guān)電源的性能，其作用在于使全橋變換器的兩個(gè)橋臂開關(guān)管的導(dǎo)通角錯(cuò)開一個(gè)角度，以獲得不同的占空比從而調(diào)節(jié)輸出電壓的高低。借助開關(guān)器件的輸出電容充放電，在輸出電容放電結(jié)束( 即電壓為零 ) 的狀態(tài)下完成零電壓開通。3.1 移相控制電路原理開關(guān)電源控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化成如圖所示的形式。對(duì)于穩(wěn)定工作的逆變系統(tǒng)，其輸出除了受Vg 的控制外，還與Vi

20、n 和負(fù)載的大小有關(guān)。逆變系統(tǒng)輸出受in的影響程度稱為逆變系統(tǒng)的源效應(yīng)，受負(fù)載變化的影響程度稱為逆變系統(tǒng)的負(fù)載效應(yīng)。開關(guān)電源的控制電路一般應(yīng)具有以下功能:(1) 頻率可在較寬范圍內(nèi)預(yù)調(diào)的固定頻率振蕩器 ;(2) 占空比可調(diào)節(jié)的脈寬調(diào)制功能 ;(3) 死區(qū)時(shí)間校準(zhǔn)器 ;(4) 一路或兩路具有一定驅(qū)動(dòng)功率的輸出圖騰柱式電路 ;(5) 禁止、軟啟動(dòng)和電流、電壓保護(hù)功能等。移相 PWM控制器是開關(guān)電源的核心部分，其基本原理圖如圖所示。1) 基準(zhǔn)源 : 芯片內(nèi)大部分電路由它供電，同時(shí)也兼做誤差放大器的基準(zhǔn)電壓輸入。2) 振蕩器 : 一般由恒流充電快速放電電路以及電壓比較器組成，振蕩頻率由外接 RC元件所

21、決定。3) 誤差放大器 : 將取樣電壓 vout 和基準(zhǔn)電壓比較放大，送至脈寬調(diào)制電路輸入端。4) 脈寬調(diào)制器 : 其輸入為誤差放大器的輸出，其輸出分為兩路，一路送給門電路，另一路送給振蕩輸入端。5) 分頻器 : 將振蕩器的輸入分頻后輸出，控制門電路輸出脈沖的頻率。6) 門電路 : 門電路輸入分別受分頻器和脈寬調(diào)制器的輸出控制，輸出為PWM脈沖波。本電源采用了專用移相控制芯片 UC3879，它能很好的實(shí)現(xiàn)移相控制， 且具有一個(gè)獨(dú)立的過電流關(guān)斷電路以實(shí)現(xiàn)故障的快速保護(hù)。3.2 移相控制芯片 UC3875控制芯片引腳功能介紹該控制芯片主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：(1) 可實(shí)現(xiàn) 0100%占空比控制；(2) 開

22、關(guān)頻率可達(dá) 300kHz；(3) 兩個(gè)半橋的輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)死區(qū)時(shí)間可單獨(dú)設(shè)置，最小的死區(qū)時(shí)間可設(shè)置為0；(4) 輸出驅(qū)動(dòng)電路采用圖騰柱式輸出，最大驅(qū)動(dòng)電流為100mA；(5) 可實(shí)現(xiàn)電壓模式控制或電流模式控制；(6) 具有逐周期電流限制功能；(7) 具有軟啟動(dòng)控制功能；(8) 內(nèi)置 10MHz 帶寬的誤差放大器。UC3875 引腳功能簡(jiǎn)述如下：PIN 功能1 VREF 基準(zhǔn)電壓10 VCC電源電壓2 E/AOUT 誤差放大器的輸出11 VIN芯片供電電源3 E/A 誤差放大器的反相輸入12 PWRGND 電源地4 E/A 誤差放大器的同相輸入16 FREQSET 頻率設(shè)置端5 C/S 電流檢測(cè)1

23、7 CLOCK/SYNC時(shí)鐘 / 同步6 SOFT START軟起動(dòng)18 SLOPE陡度7,15 DELAYSETA/B,C/D 輸出延遲控制 19 RAMP 斜波14,13,9,8 OUTA OUTD輸出 AD20 GND 信號(hào)地3.3 控制方案分析移相全橋ZVSPWMDC/DC變換器電壓型控制方框圖如圖4.6 。(a)圖中Vref、Vf 、Ve分別為輸出電壓的給定值、反饋值和誤差。實(shí)際系統(tǒng)中，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)Gv (s)的輸入為反饋電壓與給定電壓的誤差量，輸出為實(shí)際電路的占空比(0<D<1) ，其中的比例系數(shù)由移相PWM發(fā)生器等效環(huán)節(jié)，即將調(diào)制信號(hào)變?yōu)橛烧伎毡容敵龅谋壤h(huán)節(jié)Kmd決定；

24、 H(s) 表示反饋網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)；圖 (a) 可以進(jìn)一步等效為 (b) 圖，輸出信號(hào) Vo(s)經(jīng) H(s) 得到反饋信號(hào) Vf(s) ，反饋信號(hào)Vf(s) 與給定值 Vref(s) 相減得到誤差信號(hào) Ve(s) ，然后送入框圖 G(s) 中，最后得到輸出信號(hào) Vo(s) ?？梢缘玫介]環(huán)傳遞函數(shù)的表達(dá)式：控制電路設(shè)計(jì)的目標(biāo)是使開關(guān)變換器在各種工況下均能穩(wěn)定工作，并達(dá)到要求的動(dòng)態(tài)性能。本設(shè)計(jì)是以輸出電壓作為反饋的電壓模式控制，采用PI 調(diào)節(jié)，誤差放大器由 UC3875內(nèi)部提供。設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就是 PI 參數(shù)的確定。常用的電壓調(diào)節(jié)器是 PI 調(diào)節(jié)器以及 PID調(diào)節(jié)器。通常電壓調(diào)節(jié)器都采用 PI 調(diào)節(jié)

25、器，參數(shù)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)整定容易。 PI 調(diào)節(jié)器電路如圖 4.7 所示， Vref 是電壓給定信號(hào)， Vf 是電壓反饋信號(hào)， R1、R2和 C1組成 PI 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，傳遞函數(shù)為：依據(jù)圖 4.6 ，加上 PI 環(huán)節(jié)后，電壓環(huán)控制系統(tǒng)方框圖如圖4.8 所示。第 4 章仿真與參數(shù)設(shè)計(jì)4、1 參數(shù)設(shè)計(jì)主電路參數(shù)設(shè)計(jì)本變換器主要的設(shè)計(jì)指標(biāo)如下：輸入直流電壓： 450V；輸出功率： 200w；開關(guān)頻率： 20kHz；輸出功率： 200W；主電路設(shè)計(jì)參數(shù)：濾波電容： L =? (1 - ?)? =115.2uH2?濾波電感： C=62.5uf開關(guān)器件選擇當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的兩種全控型功率開關(guān)管是IGBT和 MOSFE

26、T。與 IGBT相比， IGBT是一種高耐壓、低導(dǎo)通阻抗、慢速的開關(guān)管。正因如此，MOSFET大量用于高頻、低壓、中小功率的場(chǎng)所 ; 而IGBT更多用于低頻、高壓、大功率場(chǎng)所。綜合考慮兩種器件的特點(diǎn)以及本項(xiàng)目的實(shí)際要求，選擇 MOSFET作為主電路的功率開關(guān)管。高頻變壓器的設(shè)計(jì)高頻變壓器是移相全橋變換器的一個(gè)核心器件，所以它的設(shè)計(jì)和加工非常關(guān)鍵。設(shè)計(jì)變壓器首先要選擇磁心，其次按照功率和電壓確定原副方匝比，然后根據(jù)工況選擇纏繞線，最后校核窗口面積及溫升，確認(rèn)設(shè)計(jì)的可行性。1、磁芯的選擇本裝置設(shè)計(jì)開關(guān)頻率 f=100kHz，變壓器工作在高頻，為減小損耗，可以選擇鐵氧體材料。磁心幾何尺寸的選擇常用面積乘積(AP) 法來選擇變壓器次級(jí)電壓：其中： VD為整流二極管導(dǎo)通壓降，取為1.5V ；VLf 為濾波電感壓降，取為 2V；考慮到死區(qū)和占空比丟失的因素，取D0.8變壓器次級(jí)繞組輸出功率：P2=200W變壓器功率計(jì)算：其中，為變壓器效率，通常取為根據(jù)傳輸功率，查表電子變壓器手冊(cè)計(jì)算，選擇EE42磁芯。2、原副邊匝數(shù)的計(jì)算為了提高高頻變壓器的利用率，減小開關(guān)管的電流，降低輸出整流二極管的反向電壓，從而減小損耗和降低成本，高頻變壓器原副邊變比n應(yīng)盡可能的大一些。計(jì)算出副邊電壓最小值Vs(