数字程控直流电源的设计中文翻译.doc

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1、构建脉宽调制直流降压转换器的无源谐振缓冲器单元的详细分析构建脉宽调制直流降压转换器的无源谐振缓冲器单元的详细分析H.Bodur,A.F.Bakan,M.Baysal摘要 在本文中，描述了构建脉宽调制（PWM）的DC-DC降压控制器换的无源谐振缓冲器单元的详细解析分析。这种缓冲单元提供了比以前呈现的大部分正激缓冲单元更高的整体效率和更广泛的负载范围，且具有结构简单，成本低的特点。本文介绍了用这种缓冲单元实现的PWM降压转换器的操作原则和详细的稳态分析。这里用一个5千瓦和50kHz的绝缘栅双极晶体管（IGBT）-PWM降压转换器的原型验证了理论分析。转换器的所有半导体器件都工作在软开关条件下。此外

2、，在80％的输出功率时，所提出的软开关变换器的整体效率，由其对应的硬开关的91％，提高到约98％。关键词软开关零电压开关零电流开关缓冲单元无源谐振缓冲单元10构建脉宽调制直流降压转换器的无源谐振缓冲器单元的详细分析1简介脉宽调制（PWM）DC-DC转换器已被广泛应用于工业，因为它们的高功率密度，快速瞬态响应和易于控制。要得到更高的功率密度和更快的瞬态响应，可通过提高开关频率来实现。然而，当频率上升时，开关损耗和电磁和射频干扰（EMI和RFI）的噪声也随之增加。因此，为了提高开关频率，降低这些噪音和损失是必要的。这一目标可以通过使用由缓冲单元提供的软开关（SS）技术，代替硬开关（HS）技术来实现

3、。软开关的概念在近几年已经越来越引人注意[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12]。    缓冲概念包括了电压率，电压和电流上升率，EMI和RFI噪声率和开关能量传输的抑制。文献中提出了许多类型的缓冲单元，例如，RC/RCD，极性的/非极性的，谐振/非谐振，自激式/他激式[1]。    在谐振转换器中，变换发生在零电压开关（ZVS）或零电流开关（ZCS）条件下，所以开关损耗大大降低。另一方面，过度的电压和电流压力产生在这些转换器，，比常规的PWM变换器功率密度更低，控制更难[3，4，6，7，8]。近些年来，在常规的PWM转换器加入谐振自激缓冲器，形成的零电压(ZVT)和零电流(Z

4、CT)PWM转换器大量涌现，它们是谐振式和一般的PWM技术的优良特性的综合[3,4,5,7]。在这些类型的转换器，开启或关闭的过程是在谐振所提供的极短的时间间隔内，由零电压开关或零电流开关实现的。由于谐振发生在一个开关周期的很小部分，该转换器在的剩余周期的很大部分作为常规的PWM转换器工作[2，8]。  此外，大部分自激缓冲单元遭到了众多的否定，由于其复杂性，高成本，难以控制，大循环能量，过度的电压和电流压力，以及有限的线路和负载范围[3,10]。近年来，采用他激式缓冲谐振单元技术已被视为是对自激缓冲单元的替代。而且，据报道，他激式谐振单元比自激式电路更便宜和更可靠，具有较高的性价比。他激式谐

5、振单元可以根据主开关类型和缓冲器目的用不同的方式搭建。唯一不能被他激式缓冲单元电路收回的能量是主开关寄生电容消耗的[10]。  绝缘栅双极晶体管（IGBT）已被广泛用作工业应用中高功率开关器件。鉴于IGBT具有较高的开关能力，低传导损耗，成本低，它具有较高的开关损耗[2，3]。10构建脉宽调制直流降压转换器的无源谐振缓冲器单元的详细分析  本研究描述了构建脉宽调制（PWM）的DC-DC降压控制器换的他激谐振缓冲器单元的详细解析分析，这种缓冲单元电路提供了比以前呈现的大部分自激缓冲单元更高的整体效率和更广泛的负载范围。此类缓冲单元用于完整构建PWM降压转换器，具有结构简单，成本低的特点。在一个转

6、换器配备这个单元，所有的有源和无源半导体器件运工作在的软开关条件下。这里呈现了关于用提出的缓冲单元构建的PWM型DC-DC降压转换器的详细稳态分析。此外，这里用一个5千瓦，50千赫的IGBT-PWM降压转换器的原型验证了理论分析。10构建脉宽调制直流降压转换器的无源谐振缓冲器单元的详细分析2工作原理与分析2.1定义与假设图1给出了具备良好构建的无源谐振缓冲单元的IGBT-PWM降压缓冲器的电路原理图。这个缓冲单元由一个缓冲电感（）,缓冲电容（），缓冲电容（）和三个辅助的二极管(,和)组成。在一个开关周期中，做出如下假设，以简化在图1所示的电路稳态分析。1输入电压是恒定的。2输出电压是恒定的或输

7、出电容足够大。3输出电流是恒定的或主要的电感足够大。4主电感比缓冲电感大的多。5谐振电路是理想的。6半导体器件是理想的。7除了主要的二极管，所有二极管的反向恢复时间被忽略。2.2工作阶段对于上面提到的转换器，它的一个稳态开关周期可分为九个阶段。图2给出它们的实验电路原理图，图3给出了电路各个阶段的关键波形图。 图1一个具有构建良好的无源谐振缓冲器单元的IGBT-PWM降压转换器 10构建脉宽调制直