臺灣博碩士論文加值系統

本文提出一零電壓切換之升壓/返馳式轉換器，採用升壓型轉換器與返馳式轉換器疊接方式來使用，利用儲能電感、漏電感與開關上的寄生電容充放電，使得主開關和輔助開關能達到零電壓切換，且利用輔助開關達到同步整流功能可降低導通損失。本文說明零電壓切換之升壓/返馳式轉換器其動作原理。最後，研製一輸入電壓48 V，輸出電壓400 V，輸出功率100 W之電路雛型，並以實驗結果驗證所提疊接式轉換器電路架構之性能。

This study proposed a zero voltage switching for a boost-flyback converter. The circuit topology of the proposed converter is composed of a boost converter and a flyback converter with cascode connection. Leakage inductance and magnetizing inductance are required to charge and discharge the parasitic capacitance of the switch in order to achieve the main switch and auxiliary switch operated at the zero voltage switch. Meanwhile, the auxiliary switch can synchronize rectification and reduce conduction losses. The operating principle and design process of the zero voltage switching for Boost-flyback converter are presented in this thesis. Finally this study developed a prototype cascaded flyback DC/DC converter with an input voltage of 48 V, output voltage of 400 V, and output power of 100 W. The experimental results verified the performance of the proposed cascaded converter.

目　　次
摘 要 I
Abstract II
致 謝 III
目 次 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章 緒論 1
1.1研究背景與目的 1
1.2論文大綱 2
第二章 高電壓轉換比之轉換器架構 4
2.1 前言 4
2.2 返馳式轉換器 4
2.3 被動箝位之耦合電感升壓型轉換器 6
2.4 高效率之升壓返馳式轉換器 7
2.5 串接式返馳式直流/直流轉換器 9
第三章硬性與柔性切換轉換器 11
3.1簡介 11
3.2硬性切換 11
3.3柔性切換 12
3.4 諧振式轉換器 14
3.4.1 零電壓諧振開關 14
3.5 準諧振轉換器 16
3.5.1 零電壓切換準諧振式(ZVS-QRC)轉換器 16
3.6 零切換PWM轉換器 17
3.6.1 零電壓切換(ZVS)PWM轉換器 18
3.7 零轉移PWM轉換器 19
3.7.1 零電壓轉移(ZVT) PWM轉換器 20
第四章 零電壓切換之升壓/返馳式轉換器 21
4.1簡介 21
4.2 主電路拓樸架構 21
4.3 電路動作原理分析 22
4.3.1零電壓切換之升壓/返馳式轉換器CCM分析 22
4.3.2 CCM穩態分析 31
4.3.3零電壓切換之升壓/返馳式轉換器DCM分析 32
4.3.4 DCM穩態分析 41
第五章 電路元件參數設計 43
5.1 主電路的參數設計步驟 43
5.1.1 返馳式轉換器的變壓器設計 43
5.1.2 開關元件和輸出二極體的選取 50
5.1.3 選擇適當的輸出電容 51
5.1.4漏電感設計 52
第六章 模擬與實驗結果 60
6.1 電路模擬與量測波形 60
6.1.1 電路模擬 60
5.1.2 量測波形 63
第七章 結論與未來研究方向 68
7.1 結論 68
7.2 未來研究方向 69
參考文獻 70





表目錄
表5.1 電器規格和工程規格設定 53
表6.1 電路之電氣規格參數 60
表6.2 電路之電氣規格與元件參數 63


















圖目錄
圖1.1疊接型升壓轉換器架構方塊圖 2
圖1.2光伏系統方塊圖 2
圖2.1返馳式轉換器電路 4
圖2.2 (a) 功率開關 在導通時之等效電路(b) 功率開關 在截止時之等效電路 5
圖2.3 被動箝位之耦合電感升壓型轉換器電路 6
圖2.4 (a) 功率開關 在導通時之等效電路(b) 功率開關 在截止時之等效電路 7
圖2.5高效率之升壓返馳式轉換器 7
圖2.6 (a) 功率開關 在導通時之等效電路(b) 功率開關 在截止時之等效電路 8
圖2.7串接式返馳式直流/直流轉換器 9
圖2.8 (a) 功率開關 在導通時之等效電路(b) 功率開關 在截止時之等效電路 10
圖3.1硬切功率開關造成損失的V-I軌跡 12
圖3.2柔切功率開關造成損失的V-I軌跡 12
圖3.3零電壓諧振開關 12
圖3.4零電壓諧振開關的架構圖 12
圖3.5 ZVS-QRC轉換器 12
圖3.6 ZVS-QRC轉換器時序圖 12
圖3.7開關零電壓導通與截止時的理想波形 18
圖4.1零電壓切換之升壓/返馳式轉換器電路架構 21
圖4.2零電壓切換之升壓/返馳式轉換器時序圖之CCM模式 23
圖4.3 CCM模式1：(a)電流路徑(b)等效電路 28
圖4.4 CCM模式2：(a)電流路徑(b)等效電路 28
圖4.5 CCM模式3：(a)電流路徑(b)等效電路 28
圖4.6 CCM模式4：(a)電流路徑(b)等效電路 29
圖4.7 CCM模式5：(a)電流路徑(b)等效電路 29
圖4.8 CCM模式6：(a)電流路徑(b)等效電路 29
圖4.9 CCM模式7：(a)電流路徑(b)等效電路 30
圖4.10零電壓切換之升壓/返馳式轉換器時序圖之DCM模式 33
圖4.11 DCM模式1：(a)電流路徑(b)等效電路 38
圖4.12 DCM模式2：(a)電流路徑(b)等效電路 38
圖4.13 DCM模式3：(a)電流路徑(b)等效電路 38
圖4.14 DCM模式4：(a)電流路徑(b)等效電路 39
圖4.15 DCM模式5：(a)電流路徑(b)等效電路 39
圖4.16 DCM模式6：(a)電流路徑(b)等效電路 39
圖4.17 DCM模式2：(a)電流路徑(b)等效電路 40
圖4.18 DCM模式7：(a)電流路徑(b)等效電路 40
圖5.1 零電壓切換高升壓比返馳式轉換器 43
圖5.2 返馳式變壓器在BCM邊界情況下之二次側電流波形 45
圖5.3 返馳式變壓器在CCM情況下之次級側電流波形 47
圖5.4 鐵心繞線面積和截面積 48
圖5.5 Ferrite特性資料 57
圖5.6鐵芯ETD-44的外觀尺寸規格和重要參數 57
圖6.1零電壓切換高升壓比返馳式轉換器電路架構圖 60
圖6.2輕載時為主開關 和輔助開關 零電壓切換波形圖 61
圖6.3輕載時主開關電流 、漏電感電流 與儲能電感電流 波形圖 61
圖6.4輕載時輔助開關電流 與輸出二極體電流 波形圖 61
圖6.5滿載時為主開關 和輔助開關 零電壓切換波形圖 62
圖6.6滿載時主開關電流 、漏電感電流 與儲能電感電流 波形圖 62
圖6.7滿載時輔助開關電流 與輸出二極體電流 波形圖 62
圖6.8輕載時輔助開關電流 與輸出二極體電流 波形圖 62
圖6.9輕載時主開關電流 與漏電感電流 實作波形圖 64
圖6.10輕載時輔助開關電流 與輸出二極體電流 實作波形圖 62
圖6.11 滿載時為主開關 和輔助開關 零電壓切換實作波形圖 65
圖6.12 滿載時主開關電流 與漏電感電流 實作波形圖 66
圖6.13 滿載時輔助開關電流 與輸出二極體電流 實作波形圖 66
圖6.14 實作效率量測曲線圖 67

參考文獻
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