臺灣博碩士論文加值系統

我們已知PWM轉換器，在開關切換時需要流通整個負載電流，如此開關必須承受很高之切換應力與切換頻率成正比之高切換損，除此之外由切換所引起之di/dt及dv/dt會造成嚴重的電磁干擾。
為了降低轉換器之體積及重量以提高其功率密度，必須提高其切換頻率，此將使切換式轉換器之缺點更加惡化。
而本論文試以在高切換頻率之下採用全橋式PWM零電壓及零電流轉換器來改善切換時之切換損失，近而提高其系統之效率。我們在其主要電路後端反向串聯兩二極體，如此即可達到主電流重置作用，而不需再另增加輔助繞組或任何主動電路來加以輔助，我們是以理論配合電腦模擬來加以驗証。

It has been known that PWM converter needs to flow all load current as switch is changed. The switch needs to bear higher changed stress and loss which is in proportion to the frequency of switch. Besides, both di/dt and dv/dt produced from change can cause severe EMI.
In order to lower volume and weight of converter its frequency needs to be raised for increasing power density. However, it makes defect of switch converter worse than before.
The thesis uses full-bridge PWM ZVZCS converter to improve switch loss and increase the efficiency of system under high switching frequency. We use inverse series of two diodes at the end of circuit. They not only attain the effect of major current reset but also don’t need to enhance auxiliary winding or active clamp for assistance. We combine theory with computer simulation to prove it.

目 錄
第一章 緒論…………………………………………………...…..1
1-1 簡介………………………………….…………………1
1-2 MOSFET及IGBT之介紹及比較……………………..2
1-2-1 功率金氧半場效電晶體(POWER MOSFET)………...2
1-2-2 絕緣閘雙極性電晶體(INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR)..…….……………..………...…...….5
1-2-3 MOSFET與IGBT之比較………………….………….7
第二章 共振式轉換器之零電壓及零電流切換.....……9
2-1 前言…………….………………………………………9
2-2 共振式轉換器之分類………………………...………12
2-2-1 負載共振式轉換器……………………..…………….12
2-2-2 開關共振式轉換器…………………………………...13
2-2-3 共振式直流鏈轉換器………………………………...13
2-2-4 高頻鏈整半週轉換器…………………………..…….13
2-3 共振電路之基本概念…………………..…………….14
2-3-1 串聯諧振電路………………….……………………..14
2-3-1-1 欠阻尼之串聯諧振電路………………………....14
2-3-1-2 電容與負載並聯之共振電路……………...…….16
2-3-2 並聯諧振電路……………………………..………….18
2-3-2-1 欠阻尼之並聯諧振電路………………………....18
2-4 諧振式開關轉換器………………………...…………19
2-4-1 零電流切換諧振式轉換器…………………….……..21
2-4-2 零電壓切換開關諧振式轉換器……………………...27
2-4-3 ZCS與ZVS架構之比較……………………….……34
第三章 軟式交換開關………………………………...………36
3-1 何謂軟交換……………………………….…………..36
3-1-1　PWM(Pulse Width Modulation)和軟交換式……....36
3-1-2　交換損失的種類………………………………...…37
3-2 交換損失的防止方式………………………………..38
3-2-1 交換元件響應延遲作用而產生損失的防止方法…..38
3-2-2 寄生電容所引起之損失的防止方法………….…….40
3-2-3 變壓器洩漏電感所引起之損失的防止方法………..41
3-2-4 交換損失之討論………………………..……………43
第四章 電路設計流程及實作……………………..……….44
4-1 電路設計流程………………..………………………44
4-2 動作原理……………………..………………………51
4-3 電路模擬結果……………….……………………….57
第五章 結論…………………………………...…………………68
參考文獻………………………………….…………………………69
圖目錄
圖1.1 ： 功率MOSFET…………………………………………………4
圖1.2 ： 絕緣閘雙極性電晶體………………………………………….6
圖1.3 ： IGBT閘極等效電路…………………………………………...6
圖1.4 ： 功率元件的電壓、電流範圍…………………………………...8
圖1.5 ： 功率元件容量與切換頻率之關係…………………………….8
圖2.1 ： 消耗性緩衝器………………………………………………...10
圖2.2 ： 零電壓/零電流切換路徑……………………………………..11
圖2.3 ： 欠阻尼之串聯諧振電路……………………………………...15
圖2.4 ： 電容與負載並聯之串聯諧振電路…………………………...17
圖2.5 ： 無阻尼之並聯共振電路……………………………………...18
圖2.6 ： 諧振式開關轉換器…………………………………………...21
圖2.7 ： ZCS諧振式開關直流-直流轉換器………………………….25
圖2.8 ： ZCS諧振式開關直流-直流轉換器的 波形……………….25
圖2.9 ： 另一種ZCS諧振式開關直流-直流轉換器………………….30
圖2.10 ： ZVS諧振式開關直流-直流轉換器………………………...33
圖2.11 ： ZVS諧振式開關直流-直流轉換器的 波形……………...34
圖2.12 ： 開關內部之電容…………………………………………….35
圖3.1 ： PWM型式和電流共振型之 波形…………………….37
圖3.2 ： 圖3.1中 和 的軌跡圖……………………………………39
圖3.3 ： 雙極性元件的 特性及三個區域……………………...40
圖3.4 ： MOSFET在做PWM之交換時汲極和源極之電壓…………41
圖3.5 ： 鉗位型態之緩衝電路………………………………………...42
圖3.6 ： 阻尼型態之緩衝電路………………………………………...42
圖4.1 ： 阻斷電壓源之等效電路圖…………………………………...46
圖4.2 ： ZVZCS PWM FB轉換器…………………………………….47
圖4.3 ： ZVZCS PWM FB之拓樸電路……………………………….50
圖4.4 ： 開關模式之等效電路圖……...………………………………56
圖4.5 ： 開關模式之等效電路波形圖……...…………………………57
圖4.6 ： 主電路圖……….……………………………………………..59
圖4.7 ： Vce1與IGBT1之觸發訊號對應波形……………………….60
圖4.8 ： Vce3與IGBT3之觸發訊號對應波形……………………….60
圖4.9 ： Id2與Vce2及IGBT2之觸發訊號對應波形圖……………...61
圖4.10 ： Id4與Vce4及IGBT4之觸發訊訊號對應波形圖………...62
圖4.11 ： ip、Vcb及IGBT之四個觸發訊號對應波形圖…………...63
圖4.12 ： Vab、Vrect及IGBT之四個觸發訊號對應波形圖………….64
圖4.13 ： Vab、Vrect、ip及Vcb之對應波形圖………………………...65
圖4.14 ： 負載輸出電流…………………………………………….…66
圖4.15 ： 負載輸出電壓……………………………………………….66
圖4.16 ： 負載輸出功率……………………………………………….67

參考文獻
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