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研究生:林輝菖
研究生(外文):Hui-Chang Lin
論文名稱:高效率準定頻準諧振返馳式轉換器
論文名稱(外文):High Efficiency Quasi-Fixed-Frequency Quasi-Resonant Flyback Converter
指導教授:邱煌仁謝耀慶
指導教授(外文):Huang-Jen ChiuYao-Ching Hsieh
口試委員:邱煌仁謝耀慶
口試委員(外文):Huang-Jen ChiuYao-Ching Hsieh
口試日期:2015-07-20
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:電子工程系
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:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:88
中文關鍵詞:準諧振返馳式轉換器準定頻波谷偵測
外文關鍵詞:Quasi-Resonant flyback converterQuasi-Fixed-Frequencyvalley detection
相關次數:
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傳統的準諧振(Quasi-Resonant, QR)返馳式轉換器需設計在第一個開關電壓波谷將開關導通,以期具有柔切的優點。然而在輕載或者高壓輸入時責任週期(duty cycle)很小,激磁電感電流也小。開關截止後,發生諧振直到波谷歷時也短,所以開關很快就需再次導通。因而頻率會飆高,導致切換損上升而因此使效率下降。本論文主要目的是做一台具有高效率的準諧振返馳式電路,提出以準定頻的方式,讓負載功率或者輸入電壓輕重高低不同的情況下,仍然能使功率元件在電壓波谷切換導通,保有低切換損失的特性且維持在相近的頻率。
本論文的電路為65W的準定頻準諧振返馳式電路,利用傳統UC3843脈波寬調變(Pulse Width Modulation, PWM)IC的節能版UCC1803,再加上自製波谷偵測電路來完成。經實驗證明可改善輸輕載與高壓輸入時的效率,甚至在高壓重載時效率可接近95%。
Conventionally, Quasi-Resonant (QR) flyback converter is required to turn on the active switch when the first voltage valley is detected. Therefore, the advantages of soft-switching can be achieved. However, for light-load output and high-voltage input, the duty cycle would be very small, and magnetizing current is also small. After the switch is turned off, the switch voltage could resonate to valley in very short time; therefore, the switch should be turned on again. The increased switching frequency results in higher switching loss and impairs the efficiency. The purpose of this thesis is to propose a high-efficiency QR-flyback converter. By the proposed “Quasi-Fixed-Frequency” algorithm to maintain the frequency within a small range, but still turns on the power switch at voltage-valley. Therefore, the characteristics of low switching-loss can be attained.
The prototype circuit in this thesis is a 65-W Quasi-Fixed-Frequency QR-flyback circuit, the control circuit is implemented by the IC UCC1803, which is the power-efficient version of the commonly used pulse-width-modulation (PWM) IC UC3843. In addition, a specific valley detection circuit is added on to fulfill the control task. The experimental results ascertain that this proposed circuit can improve efficiency during light-load and high-voltage input. Even at high-voltage input and heavy load, the efficiency is approaching 95%.
摘 要 i
Abstract ii
誌 謝 iv
目 錄 v
圖索引 vii
表索引 ix
第一章 緒論 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的 2
1.3章節介紹 4
第二章 返馳式轉換器介紹 5
2.1 硬性切換 5
2.2 柔性切換 8
2.3 準諧振返馳式轉換器介紹 8
2.3.1 準諧振返馳式轉換器概述 8
2.3.2 準諧振返馳式轉換器動作流程 10
2.3.3 準諧振返馳式轉換器電感推導 15
2.4 準定頻電路簡介 17
2.5 電路時序分析 18
第三章 電路設計 26
3.1元件設計 26
3.1.1變壓器設計 26
3.1.2主開關選用 28
3.1.3同步整流開關選用 29
3.2 斜率補償技術 29
3.3 同步整流技術 33
3.3.1 同步整流技術與二極體差異分析 33
3.3.2 DCM模式下返馳式同步整流動作分析 34
3.3.3 CCM模式下返馳式同步整流動作分析 35
3.4 損耗分析 36
第四章 實驗波形與數據 44
4.1 變頻準諧振返馳式轉換器波形 44
4.2 變頻準諧振返馳式轉換器數據 56
第五章 變頻準諧振返馳式轉換器 58
5.1 變頻準諧振返馳式轉換器波形與數據 58
5.2 變頻與準定頻準諧振之比較 67
5.3 FAIRCHILD IC:FAN6300[24] 69
第六章 結論與未來展望 72
6.1 結論 72
6.2 未來展望 72
參考文獻 73
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[9] 陳冠廷,「具功率因素修正器關閉功能之雙模式返馳式轉換器研製」,國立台灣科技大學電子工程系碩士論文,2010年。
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[12] 陳怡霖,「應用於電池管理系統之充電器開發」,國立台灣科技大學電子工程系碩士論文,2014年。
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[19] Data Sheet, “UC3843, CURRENT MODE PWM CONTROLLER, ” TEXAS INSTRUMENT, JUNE 2007。
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[23] 3C95-3C97 Extreme ferrites for extreme conditions, FERROXCUBE。
[24] Data Sheet, “FAN6300A Highly Integrated Quasi-Resonant PWM Controller, ” FAIRCHILD, MAY,2010。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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