1、 毕业设计（论文）报告纸i编号 南京航空航天大学毕 业 设 计题 目 桥式串联谐振 DC/DC 变换器毕业设计（论文）报告纸ii桥式串联谐振 DC/DC 变换器摘 要近现代随着能源价格的增高和需求的增大，工作效率的高低成为了 DC/DC 变换器比较重要的指标之一。为了追求 DC/DC 变换器的大功率和高效率，需要不断地改进变换器的结构和器件。传统移相全桥 PWM ZVS 变换器能够有效带动大功率器件，并且可以较好的实现ZVS，增大效率。但是相对的它却限制了负载的范围，反向二极管的恢复也成了问题并且在输入大电压时效率很低。为了克服这些缺点，全桥 LLC 变换器被提出并且得到了应用。本文首先简单介
2、绍了传统移相全桥 PWM ZVS 变换器的电路和特点，并指出了其中的缺点。在此基础上进行对比介绍全桥 LLC 变换器的电路和特点。之后又设计了一个变换器电路，使用 UC3861 芯片进行开关控制，最后运用了 saber2011 软件进行了仿真分析。最后给出了仿真结果，证实了理论结果的准确性。关键词：DC/DC 变换器，全桥，串联谐振， UC3861，LLC毕业设计（论文）报告纸iiiBridge series resonant DC/DC converterAbstractIn modern times with increasing energy prices and increased d
3、emand.The level of efficiency has become the important index of DC/DC converter.In order to pursue DC/DC converter with high power and high efficiency.Need to constantly improve the structure and device of converter.The traditional phase shifted full bridge PWM ZVS converter have some bad place.It l
4、imits the load range.Reverse diode recovery has become a problem in the input voltage and high efficiency is very low.In order to overcome these shortcomings,full bridge LLC converter has been proposed and applied.This paper introduces the circuit and the characteristics of the traditional phase shi
5、fted full bridge PWM ZVS converter,and points out their shortcomings.Based on the comparison circuit and the characteristics of the full bridge LLC converter.I use UC3861 chip switch control and used saber2011 software simulation to analysis.Finally, the simulation results are given,confirm the theo
6、retical results are accurate.Key Words：DC/DC converter;Full bridge; Series resonance; UC3861;LLC毕业设计（论文）报告纸iv目 录摘 要.Abstract.第一章 引 言.11.1 XXXXXXXXXXXX.101.1.1 XXXXXX.15第二章 XXXXXXXXX.201.2 XXXXXX.20第 XX 章 总结与展望.XX参考文献.XX致谢.XX附录.XX毕业设计（论文）报告纸- 1 -第一章 引 言1.1 课题背景随着电力电子技术的发展与计算机技术的快速提升，把 DC/DC 变换器作为核心的开
7、关电源或者电力操作电源越来广泛。高效率、大功率是航空航天 DC/DC 变换器的重要指标。随着相关技术的高速发展，现在已经成为各种电子产业的共同要求。1.2 DC/DC 的变换器技术概况在生产发展和技术进步中,作为能量转换环节的 DC/DC 变换器在各种电子产品中获得了广泛的应用，由于应用场合的不同,DC/DC 变换器的种类就很多。DC/DC 变换技术是利用变压器进行电压的转换。首先运用桥式电路将直流转换为交流，在用变压器进行变压，最后将交流进行整流为直流。DC/DC 变换是开关电源变换器的最基本的一种单元，很多其他变换器都是运用 DC/DC 变换改编而成。同时，它也是发展最快的一种电路之一。1
8、.3 本文研究的主要内容通过前文的诉说，我们已经知道了 DC/DC 变换器的重要性。本文介绍了普通移相全桥的原理及其特点，重点介绍了 LLC 串联谐振变换器的原理特点和它与前者的对比。并且同时设计了输出电压为 60V5%的实验样机，实验结果验证了理论的正确。本文的主要内容有：（1）普通移相全桥电路、改进后的并联 LC 电路、改进后的串联 LC 电路文中给出了各个电路图及简介。（2）LLC 电路的简介文中给出了 LLC 电路的电路图。（3）LLC 电路的稳态运行分析在分析了前面几种有缺陷的拓扑后，详细的介绍饿了 LLC 的优点及其稳态工作区，建立模型并且叙述了工作过程。毕业设计（论文）报告纸-
9、2 -（4）主电路及其控制电路的设计本文对一个普通实验样机进行了详细研究。（5）实验结果和改进方法本文采用 saber 仿真软件进行仿真实验，并且在论文最后给出了实验得到的波形，然后根据波形来改进样机。（6）全文总结及未来展望最后总结了本次实验的一些问题，和一些对那些曾经帮助过我的学长导师的感谢。毕业设计（论文）报告纸- 3 -第 2 章 一些传统 PWM ZVS DC/DC 变换器2.1 移相全桥软开关 DC/DC 变换器2.1.1 移相全桥软开关 DC/DC 变换器的简单介绍移相全桥的基本电路如图 2.1 所示，输入为一般直流电压源，T 1、T 2为超前桥臂，T3、T 4为滞后桥臂，D 1
10、到 D4为反偏二极管，C 1到 C4为 4 个开关的寄生电容和外接电容。电感 Lr为谐振电感，其中还包括变压器的漏感。L r和 Cf分别是给输出电压滤波（L r要尽量的大，这样 If近似不变）。图 2.1 移相全桥软开关 DC/DC 变换器工作时，T 1、T 4与 T2、T 3接同一个驱动电源，并且占空比均为 50%。全桥电路是先将直流输入转化为交流电流，在将交流电流转化为直流输出。当 T1、T 4关断时，反偏二极管 D2、D 3导通，使开关管 T2、T 3拑在 0 电位，所以在 T2、T 3开通时是零电压开通。同时，当 T1、T 4关断时电源给 C1、C 4充电，并且 L、C 谐振，从而实现
11、零电流关断。2.1.2 移相全桥软开关 DC/DC 变换器的缺点（1）轻载是难以实现零电压开通桥臂要实现零电压开通，需要让电容全部放电，二极管自然导通。因为超前桥臂和滞后桥臂需要的条件不同，超前桥臂的等效电感很大，所以实现零电压开通的能量很大，而滞后桥臂的等效电感较小，实现零电压开通的能量很小，这样由于调用能量的不同而毕业设计（论文）报告纸- 4 -造成难以实现零电压开通。（2）副边整流二极管的恢复问题二极管反向恢复问题是变换器应用中的一个比较重要的部分。但是在该电路中，由于占空比丢失的原因，使得谐振电感 Lr不能太大，这样在副边则必须要有滤波电感 Lf。而这样就造成有可能 D5、D6 同时导
12、通的情况发生。2.2 LC 串联谐振变换器2.2.1 LC 串联谐振变换器的主电路图及简单介绍通过前面的叙述，我们知道了基本 PWM ZVS 电路有较大的缺陷，经过改进，我们提出了 LC 串联谐振变换器。该变换器的电路图如图 2.2 所示：图 2.2 LC 串联谐振变换器和基本 PWM ZVS 电路类似，该电路的全桥整流原理和前文一致，这里我就不再叙述了，以免累赘。比起图 2.1，多串联了一个谐振电容。该电路有三种工作模式：一是工作在 ff r/2，这时输出电流为断续状态，开关管为零电流开通、零电压/电流关断；二是工作在 fr/2ff r，这时电流为连续状态，开关管关断为软开关但是开通为硬开关
13、；三是工作在 ff r，电流连续，开关管开通为软开关但是关断为硬开关。2.2.2 LC 串联谐振电路的优缺点综上所述，LC 变换器有这样的优缺点：1、优点毕业设计（论文）报告纸- 5 -（1）因为有谐振电容 Cr的存在,可以起到割直的作用，有些小的防止变压器饱和（2）和前一种电路相比，它在轻载时具有更高的效率2、缺点（1）变换器在空载或者是负载很小的时候，输出不具有可调性。（2）由于缺点一所示，它的负载范围将很小下面给出了 LC 变换器的增益曲线图：图 2.3 LC 串联谐振变换器的增益曲线图2.3 LC 并联谐振变换器2.3.1 LC 并联谐振变换器的主电路图及简单介绍为了和串联 LC 变换
14、器作对比，这里给出了并联谐振 LC DC/DC 变换器的简单介绍。和串联谐振 LC 变换器不同的是 Lr 和 Cr 为串联连接，Cr 与变压器并联连接。为了使开关管实现 ZVS，它的工作频率必须大于谐振频率，这也是一个较大的缺点。与串联 LC 变换器相比，它的工作范围太小，只需要稍稍改动一点开关频率，输出电压就有很大的变动。并且，当它工作在空载时，电路中能量较大，实际中需要较粗的电源线，浪费较大。主电路图如图 2.4 所示：毕业设计（论文）报告纸- 6 -图 2.4 并联谐振 LC 变换器2.3.2 LC 并联谐振变换器的优缺点优点：（1）当工作频率大于谐振频率时，可以较容易的实现 ZVS。（
15、2）对滤波电容 Cf 的要求较小，不会对输出有太大的影响。（3）输入电压范围较大，可以作用于较多场合。缺点：（1）图 1.1 XXXXXXX参 考 文 献1） 专著（教材） 著录格式： 序号 编著者. 书名M. 版本，出版地：出版者，出版年. 页码.例：1 刘谋佶, 吕志咏, 丘成昊 , 等. 边条翼与旋涡分离流M. 第 2 版，北京: 北京航空学院出版社, 1988. 2427.2 Isidori A. Nonlinear control systemsM. 2nd, New York: Springer Press, 1989. 3233.注：初版书不标注版本，页码是可选项。2） 期刊 著录格式： 序号 作者. 题目J. 刊名，年，卷（期）：页码.例：1 傅惠民. 二项分布参数整体推断方法J. 航空学报，2000 ，21（2）： 155158.2 Moustafa G H. Interaction of axisymmetric supersonic twin jetsJ. AIAA J, 1995, 33(5): 871875.注：外文期刊的刊名可用简称；请注意标注文章的年、卷、期、页，不要遗漏。3） 学位论文 著录格式：序号 作者. 题目D. 地点：单位，年.
