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1、-本科毕业设计论文采用倍流整流电路的半桥 变换器研究苑梦雄燕 山 大 学2013年6月 本科毕业设计论文采用倍流整流电路的半桥 变换器研究学院系：电气工程学院_专 业：09级应用电子_学生 ：苑梦雄_学 号：2_指导 教师：吴俊娟_辩论 日期：2013年6月24日_燕山大学毕业设计(论文)任务书学院：电气工程学院 系级教学单位：电气工程及自动化系学号2学生苑梦雄专 业班 级09应电2班题目题目名称采用倍流整流电路的半桥变换器研究题目性质1.理工类：工程设计 ；工程技术实验研究型 ；理论研究型 ；计算机软件型 ；综合型 。 ；3.外语类 ；4.艺术类 。题目类型1.毕业设计 2.论文 题目来源科
2、研课题 生产实际 自选题目 主要容1 查询倍流整流电路的技术资料，阅读消化理解工作原理。2 将倍流整流与其它副边整流电路进展比拟。3 设计一台原边为半桥拓扑，副边为倍流整流，输入48V直流，输出5V直流的直流变换器，分析不同模式的工作，设计控制电路，并建立数学模型。4 给出全部设计参数和图纸。基本要求1 按电气工程学院本科生学位论文撰写标准的要求完成设计说明书一份不少于2.4万字，A0图纸。2 说明书及插图一律打印，要求条理清晰、文笔流畅、图形及文字符号符合国家现行标准。3按学院指定的地点进展设计，严格按照进度方案完成毕业设计任务。参考资料1VRM相关资料2倍流整流电路有关文献3半桥变换器设计
3、相关文献周次14周58周911周1215周1617周应完成的容查阅并消化理解资料，找出主要问题，确定主电路拓扑了解工作原理，设计、计算电路有关参数。利用仿真软件进展电路的仿真。给出全部工程图纸和元器件表。撰写论文画图、准备辩论指导教师：吴俊娟职称： 讲师 2012年 12 月 12 日系级教学单位审批： 年 月 日. z.-摘要随着信息技术的迅速开展，中小功率变换器在计算机、通信和其它工业领域中得到了广泛的应用为满足应用场合对数据处理更快速、更有效的要求，对变换器的要求也不断提高，使得变换器向着更低的输出电压、更高的输出电流、更高的效率，更快的动态响应以及更高的可靠性等方向开展。本文首先介绍了
4、VRM的开展历程，研究现状和面临的挑战，并结合设计的关键性问题，研究了一种符合设计指标的倍流整流半桥变换器。通过对倍流整流电路与其他副边整流电路的比拟，得出倍流整流电路特别适合隔离型低压、大电流输出的DCDC变换器的结论，并对倍流整流电路与原边半桥拓扑结合后的控制方法进展了比拟。分析了半桥倍流整流电路的工作原理，分析了个工作模式下的稳态特性。并建立了具有倍流整流电路的半桥变换器的等效受控源模型，进而得出其小信号模型。为闭环系统的搭建奠定根底。最后，在理论的根底上，使用MATLAB软件对设计的变换器进展仿真。关键词电压调节模块 倍流整流电路 半桥变换器 . z.-AbstractWith the
5、 rapid development of information technology,small ormedium-sized power converters have been widely used in computers，communication applications and other kinds of industry fieldsIn order to satisfy theneed of a faster and more efficient data processing in such fields，the power converters are needed
6、 to be equipped with the qualities of lower outputvoltage，higher output current,higher efficiency ,faster dynamic response and higher reliability .In this paper the developing process, research situation and challenges of VRM are first introduced, then connected withthe key issues of the design, a h
7、alf bridge converter with currentdoubler rectifier(HB-CDR)that satisfies the design inde*es is studied. Compared with other kinds of vice-side rectifiers, a conclusion is drew thatHB-CDR is especially suitable for a isolated low voltage and high current output DC/DC converter, and a control strategy
8、 that combines HB-CDRwith the half -bridge topology of original sideis compared. Then the working principle of theHB-CDRand the steady state characteristic of every work mode are analyzed.A controlled source model for the half bridge converter withHB-CDRis built, so is itssmall-signal model, which l
9、ays the foundationof the closed-loop system.Finally, a MATLAB simulation based on the theory is completedfor the converter.Keywordsvoltage regulator module、currentdoublerrectifier、a half bridge converter. z.-目 录摘要IAbstractII目录III第1章绪论11.1 引言11.2 VRM研究现状与设计难点21.2.1 VRM开展的历史回忆21.2.2 VRM研究现状及应用前景21.2.3
10、 VRM的设计难点及解决措施31.3 VRM典型拓扑研究41.3.1 非隔离式VRM电路41.3.2 隔离式VRM电路71.4 VRM控制方式101.5 VRM涉及的相关技术111.6 本论文主要研究内容12第2章倍流整流电路工作过程分析132.1 引言132.2 倍流整流电路的工作原理分析132.3 倍流整流与全波电路、半波整流电路的比拟162.3.1 整流管导通损耗的比拟172.3.2 磁性元件的比拟182. 4 倍流整流电路的优缺点分析202.1.1 倍流整流电路的优点20倍流整流电路的缺点212. 5 本章小结21第3章半桥倍流整流变换器原理分析223.1 引言22半桥倍流整流变换器的
11、根本工作原理223.3 本章小结25第4章半桥倍流整流变换器电路设计264.1 变换器设计26变压器设计26桥臂电容设计28输出电感值设计28输出滤波电容设计294.3 控制电路设计304.4 驱动电路设计324.4 本章小结33第5章半桥倍流整流变换器小信号建模34引言34等效受控源平均法35半桥倍流整流变换器小信号模型365.4 本章小结39第6章系统仿真结果406.1 开环系统仿真406.2 闭环系统仿真416.3 本章小结44结论45参考文献46致谢48附录149附录255附录360附录466附录576. z.-第1章 绪论1.1 引言电力电子技术诞生至今已近5O年，它对人类的文明起到
12、了巨大推动作用，如今它已无领域不在，无行业不用，以至于离开电力电子技术，将使人们的生活黯然失色。电力电子技术是一门综合电力半导体器件、电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术等许多学科的边缘穿插学科，随着科学技术的开展，电力电子技术又与现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关。目前，它已逐步开展成为一门包含更多学科的综合性学科，并为现代通信、电子仪器、计算机、工业自动化、电网优化、电力工程、国防及*些高新技术提供高质量、高效率、高可靠性的电能起着关键的作用1。为了处理日益复杂的实时计算问题，当今的通信系统采用了大量的高性能计算芯片，包括各种CPU、FPGA和DSP等。对更
13、高计算速度的需求促使人们相应地提高时钟频率，同时，计算芯片的特征线宽越来越细使供电电压越来越低，目前局部芯片的供电电压已经降到1V左右，电源电流也随之增加，有些芯片所要求的电源电流已超过lOOA。商性能计算芯片由睡眠或待机状态进入工作状态时，电流变化可高达70A，变化速率高达1Ans，这就要求为其供电的电源具有超快的负载电流瞬态响应速度，同时保证输出电压具有相当高的稳定度，为了更好地满足上述各项要求，需要在高性能计算芯片附近安置低压、大电流输出的DCDC变换器电压调节模块(VRM-Voltage Regulate Module)。显然，VRM最好与高性能计算芯片同在一块电路板上。与当今许多类型的系统一样，通信系统中电路板的面积非常珍贵。尺寸的限制，以及降低本钱的压力和其他一些新的技术方面的挑战，使VRM设计成为通信系统设计最困难的设计任务之一。低电压、大电流输出的VRM必须提高功率密度和效率。现有的功率变换技术不能满足非常严格的尺寸和效率等要求。应用集成磁技术，采用损耗低、构造简单的集成磁元件，同步整流技术，以及纹波消除技术等新技术，可以克制以上限制2。1.2VRM研究现状与设计难点1.2.1 VRM开展的历史回忆VRM的开展阶段根本可以按照它的输入
