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研究生:李致翔
研究生(外文):Chih-Hsiang Li
論文名稱:電流饋入型零電壓零電流切換之推挽式直流轉換器分析與設計
論文名稱(外文):Analysis and Design of Current-Fed ZVS-ZCS Push-Pull DC/DC Converter
指導教授:朱慶隆
指導教授(外文):Ching-Lung Chu
學位類別:碩士
校院名稱:南台科技大學
系所名稱:電機工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:112
中文關鍵詞:推挽式柔性切換零電壓切換零電流切換
外文關鍵詞:Push-PullSoft SwitchingZVSZCS
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本文提出一種新式的電流饋入型零電壓零電流切換之推挽式直流轉換器。本文所提出的轉換器架構是適用於無輸出調整之低高壓轉換器其具有漣波小且平穩的直流輸入電流。此電流源CL諧振電路,主要是利用變壓器本身的等效的漏感量與一個串接電容來達到諧振。CL電路之諧振頻率被操作在主開關的兩倍頻率。在此轉換器,其主要開關主要是利用變壓器的激磁電流和開關本身內部的寄生電容的換向,使得主開關操作於零電壓的模式底下。並且在主要開關和輸出整流二極體部分,由於變壓器的等效漏電感和諧振電容產生諧振迴路,使得主要開關和輸出整流二極體在導通與截止時皆操作於零電流狀態。為了驗證所提出的電路架構的可行性,將實作一組輸入電壓為 ,輸出電壓為 ,輸出功率為 操作頻率為 之電流饋入型零電壓零電流切換之推挽式直流轉換器的雛型電路。從實驗波形與數據的結果得知,在滿載的情況下可達到92.5%。
A current-fed zero-voltage-switching (ZVS) and zero-current-switching (ZCS) push-pull dc/dc converter is presented in this paper. The proposed push–pull converter topology is suitable for unregulated low-voltage to high-voltage power conversion with low ripple input current. The resonant frequency of both capacitor and inductor is operated at approximately twice the main switching frequency. In this topology, the main switches are operated under ZVS due to commutation of the transformer magnetizing current and the parasitic drain-source capacitance. Due to the leakage inductance of the transformer and resonant capacitance from the resonant circuit, both main switches and output rectifiers are operated implementing ZCS. The operation and performance of the proposed converter has been verified on a 400W with 12V input voltage, 408~426V output voltage and 65.8kHz operated in frequency ZVS ZCS push-pull dc/dc converter. Experimental results in efficiency of 92.5% at a full load.
摘 要 i
Abstract ii
致 謝 iii
目 次 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究綱要 4
第二章 柔性切換技術 5
2.1 簡介 5
2.2 諧振電路基本概念 6
2.2.1 串聯諧振電路 6
2.2.1.1 基本串聯諧振電路 6
2.2.1.2 諧振電容並聯電流源 8
2.2.1.3 諧振迴路中串聯負載電阻 9
2.2.2 並聯諧振電路 10
2.2.2.1 基本並聯諧振電路 10
2.2.2.2 諧振電容並聯諧振負載電阻 12
2.3 諧振轉換器 13
2.3.1 零電壓諧振開關 13
2.3.2 零電流諧振開關 15
2.4 準諧振轉換器 16
2.4.1 零電流切換準諧振式(ZCS-QRC)轉換器 17
2.4.2 零電壓切換準諧振式(ZVS-QRC)轉換器 18
2.5 零開關PWM轉換器 20
2.5.1 ZCS-PWM轉換器 20
2.5.2 ZVS-PWM轉換器 22
2.6 零轉移PWM轉換器 24
2.6.1 ZVT-PWM轉換器 25
2.6.2 ZCT-PWM轉換器 27
第三章 推挽式轉換器 30
3.1 前言 30
3.2 推挽式轉換器基本原理 30
3.2 電壓饋入式轉換器與電流饋入式轉換器差別 35
3.2.1 電壓饋入式推挽式轉換器 35
3.2.2 電流饋入式推挽式轉換器 35
3.3 推挽式轉換器柔性切換技術應用範例 36
3.3.1 零電壓推挽式電流源轉換器 36
3.3.2 零電壓LCL推挽式轉換器 38
3.3.3 零電壓零電流諧振推挽式轉換器 39
第四章 電流饋入型零電壓零電流切換之推挽式直流轉換器 42
4.1 主電路拓樸架構 42
4.2 電路動作原理分析 43
4.3 轉換器控制方式 53
4.4 規格參數制定 55
4.4.1諧振元件的參數設計步驟 56
4.4.2 推挽式轉換器的變壓器設計 58
4.4.2.1 變壓器匝數之計算 59
4.4.2.2 變壓器實際匝數之計算 60
4.4.2.3 使用MOTECH LCR數位式電橋測量變壓器參數 61
4.4.2.3.1 變壓器電感感量之量測 61
4.4.2.3.2 變壓器等效漏電感感量之計算 62
4.4.3元件的參數設計 64
4.5諧振參數驗證 65
4.5.1 規格參數制定 65
4.5.2參數驗證 66
4.5.3元件的參數選擇 72
4.5.3.1 主開關元件的選擇 72
4.5.3.2 同步整流二極體元件的選擇 73
4.5.3.3 輸出電容元件的選擇 74
4.6轉換器時間之計算 74
4.6.1寄生電容放電時間 74
4.6.2怠滯時間 76
第五章 電路系統模擬與實驗結果討論 79
5.1 模擬結果 80
5.2 實驗結果 87
第六章 結論與未來研究方向 96
6.1 結論 96
6.2 未來研究方向 97
參考文獻 98
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