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1、绵阳师范学院本科生毕业设计（论文）题 目 软开关变换器驱动电路分析研究 专 业 电气工程及其自动化 院 部 物理与电子工程学院 学 号 * 姓 名 * 指 导 教 师 * 答 辩 时 间 * 工作时间： *年9月 至*年5月软开关变换器驱动电路分析研究 学生：*指导老师：*摘 要： 随着科技的发展和科学技术的不断进步，高频开关电源已广泛应用于计算机、通信、工业加工和航天航空等各个领域，因此迫切的需要我们设计研发出更好的更能符合学习和工作的高频率的开关电源，其中驱动电路的设计尤为重要。但是传统的软开关也存在一些问题，比如功率场效应管的有较大的容性开关损耗；绝缘栅双极性晶体管在关断时有较大的开关损
2、耗，在关断前要使通过它的电流降为零。另外，为实现软开关，通常是在电路中附加无源或有源电路，这样增加了电路的复杂度，并使全控无换流电路的优点丧失；由于附加电路的谐波频率远高于PWM的载波频率，附加电路会产生较大的噪声，这在软开关电路的研究中常被忽略。软开关直流变换器在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开关过程前后引入谐振，消除电压、电流的重叠，实现了零电压开通和零电流关断，明显的降低了开关损耗和开关过程中引起的震荡，较好地提高开关频率，使变换器朝着模块化和小型化更好地发展。如今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, 并使电路受到固有问题的影响。为此
3、, 人们在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ZCT、ZVT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。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势。关键词：软开关；变换器；驱动电路；分析研究Analysis and research of driving circuit for sof
4、t switch converter Undergraduate: *Supervisor: *Abstract: With the development and continuous progress of science and technology, high-frequency switching power supply has been widely used in various fields of computer, communications, industrial processing, and aerospace. Converter in the original
5、circuit increase a small inductance, capacitance, resonant components, resonator before and after the introduction of the switching process, significantly reduce the shock caused by the switching losses and switching process, increase the switching frequency, let the converter towards modularization
6、 and miniaturization and better development. But the traditional soft-switching also exist some problems, such as power FET large capacitive switching losses, large switching losses of the IGBT shutdown. In addition, in order to achieve soft-switching, passive or active circuit usually are added in
7、the circuit. Due to the harmonic frequencies of the additional circuit is much higher than PWM carrier frequency, the additional circuit will produce a large noise, which is often overlooked in the study of soft-switching circuit.Soft switch converter is applied resonant principle, in the circuit pa
8、rallel or series resonant network is bound to have resonance loss and subject to the inherent problem of circuit. The combination of soft-switch technology combines the advantages of lossless absorption technology and a resonant zero voltage, zero current technology, the basic principle is that the
9、opening of the auxiliary pipe part in charge of the zero-current turn-off or zero-voltage charge of the rest of the soft-switching be realization by loss of absorption network to absorb the energy recovery circuit replaced by the ZCT, the ZVT resonant circuit, the soft-switching of the auxiliary tub
10、e is absorbed by the lossless network or tube voltage, current natural zero crossing to be realization. Thus, combined with lossless buffer technology and the combination of resonance technology, the new soft-switching technology will become the new trend of development. Keywords: soft switch; conve
11、rter; driving circuit; analysis and research目录1前言11.1软开关技术的发展及现状11.1.1软开关技术的发展背景11.1.2软开关的基本概念11.2软开关的基本特征11.2.1硬开关的开、关过程分析21.2.2软开关的开、关过程分析21.3技术的发展现状及其发展趋势21.3.1软开关技术的发展背景21.3.2软开关技术的发展历程31.3.3软开关技术的应用前景41.4驱动电路41.4.2驱动电路在MOSFET中的应用51.5软开关电路存在的问题51.5.1可靠性51.5.2效率和EMI问题52.软开关驱动电路521软开关技术的分类52.2软开关电
12、路分类62.3软开关驱动的几种基本电路62.3.1谐振电路62.3.3零开关PWM电路92.3.4零转换PWM电路102.3.5无源无损缓存电路113.电路设计113.1传统的中高功率DC/DC变换器电路113.1.1传统PWM门电路的不足113.1.1电感式DC/DC变换器的工作原理123.1.2传统的DC/DC电路存在的不足123.2基于MC34512的软开关变换器高速驱动电路的设计133.2.1芯片MC34152133.2.2设计电路图134.总结15参考文献16致 谢181前言1.1软开关技术的发展及现状1.1.1软开关技术的发展背景近年来, 电力电子技术发展迅猛, 直流开关电源广泛应
13、用于计算机、航空航天等领域。如今, 笨重型、低效电源装置已被小型、高效电源所取代。为了实现电源装置的高性能、高效率、高可靠性,减小体积和重量, 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1。 然而功率变换器开关频率的进一步提高将受以下因素的限制: 在通断瞬间切换过程中, 功率器件的开关应力。开关损耗。剧烈的和 冲击及其产生的电磁干扰(EMI) 。在软开关技术出现之前，通过控制门极来控制开关管的开通和关断，在此过程中，开通电压和关断电流相当大，这
14、种被称之为硬开关的开关方式造成很大的损耗，由于现代电力电子装置愈来愈趋于小型化和轻量化发展，必然要求开关过程越来越高。当开关频率很高时，玩玩造成开关过程中和很大，给电路造成严重的噪声污染和开关损耗，且产生严重的电磁干扰，软开关技术的出现解决了这一系列的问题2。 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
15、 等问题。1.1.2软开关的基本概念开关器件在其端电压不为零时开通为硬开通，在电流不为零时关断则为硬关断，两者统称为硬开关；开关的开通和关断过程中伴随着电压和电流的剧烈变化，产生较大的开关损耗和开关噪音。而开关器件在开通过程中端电压为零，在关断过程中起电流也很小，这种开关过程的电流损耗不大，称之为软开关；其特点是不存在电压和电流的交迭，降低开关损耗和开关噪音，提高开关频率3。软开关技术就是指通过辅助的谐振电路使开关管开通前电压就先将为零或者关断前电流就先将为零，这样，就实现了再零电压情况下开通或者在零电流条件下关断，从而大大降低了开关功率损耗，减少了噪声污染和电磁干扰3。1.2软开关的基本特征1.2.1硬开关的开、关过程分
