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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳柏豪
研究生(外文):Po-Hao Chen
論文名稱:具零電壓切換之三相交錯式降壓轉換器
論文名稱(外文):A Three Phase Interleaved Buck Converter with Zero Voltage Switching
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:2015-07-01
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:60
中文關鍵詞:零電壓切換反向恢復柔性切換交錯式脈波寬度調變控制
外文關鍵詞:Zero-voltage-switchingreverse-recoveryinterleaved PWM control
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本文提出一種三相交錯式直流對直流降壓轉換器之電路架構,係由三個相同之降壓式轉換器並聯運轉。與一般降壓轉換器不同處在於各個轉換器間各以一諧振電感相互連接,並且利用準諧振之原理,讓額外加上之諧振電感與開關寄生電容諧振,達到主動開關零電壓導通之條件;且完成飛輪二極體的零電流截止,可以減輕二極體的反向恢復損失。其次,並聯架構可以均分在各個轉換器上的電流,提供較大的輸出功率。而主動開關以交錯式脈波寬度調變控制,可以降低輸入及輸出的電流漣波,減輕濾波電容的需求,進而提升功率密度。最後,本文設計一150 W的具零電壓切換之三相交錯式降壓轉換器,輔以傳統降壓式轉換器之原理及軟體模擬結果,分析轉換器的電路特性方程式及操作模式,實際量測平均效率達97%。
This thesis proposed an interleaved three-phase DC-DC buck converter which is composed of three identical paralleled buck converters. Compared to the conventional paralleled buck converter, the proposed solution has three resonant inductors connected between each other of the three converters. By making use of the principle of quasi-resonant converter, the imposed inductors and the MOSFET parasitic capacitances will resonate to achieve zero-voltage-switching. Besides, the current through the free-wheeling diodes can be zero-current turned off to minimize their reverse-recovery losses. Paralleled topology can help sharing the load currents on each converter and is able to provide higher output power. MOSFETs are controlled by interleaved PWM (Pulse-Width-Modulation) signals to reduce the ripples of input and output currents. Therefore, the filtering capacitances on the input and output sides can be reduced and the power density can be improved. Circuit operation analyses, characteristic equations and simulations are given to understand the circuit. Finally, a 150W three-phase interleaved buck converter is designed, implemented and tested. According to the experimental results, high conversion efficiency over 97 % can be achieved.
目 錄
頁碼
摘 要 i
Abstract ii
誌 謝 iv
目 錄 v
圖索引 viii
表索引 xi
第一章 緒論 1
1.1研究動機 1
1.2本文大綱 3
第二章 直流對直流轉換器 4
2.1基本降壓式轉換器 4
2.2具柔性切換之降壓式轉換器 6
2.2.1零電壓切換準諧振降壓轉換器 7
2.2.2零電流切換準諧振降壓轉換器 8
2.3雙併式降壓轉換器 9
2.3.1雙併式降壓轉換器電路架構 9
2.3.2雙併式降壓轉換器動作原理 10
第三章 三相交錯式降壓轉換器之電路架構及工作原理 12
3.1電路架構 12
3.2具零電壓切換之三相交錯式降壓轉換器穩態分析 14
3.3轉換器有效導通率與輸出電壓及功率之關係 24
3.4諧振換流電感數量的影響 25
第四章 數位控制器分析設計與硬體規劃 28
4.1數位信號處理器TMS320F28035之概述 28
4.2交錯式降壓轉換器數位控制分析 29
4.3軟體流程規劃 30
4.3.1初始化設定 30
4.3.2軟體規劃流程 31
4.4週邊電路設計 32
4.4.1數位訊號處理器保護電路 32
4.4.2主動開關驅動電路 33
4.5 PID補償器介紹 34
第五章 轉換器設計與量測 36
5.1 轉換器設計 36
5.1.1主動開關選用 36
5.1.2飛輪二極體選用 37
5.1.3諧振換流電感設計 37
5.1.4輸出濾波電感設計 45
5.1.5輸出濾波電容設計 46
5.2實驗規格 48
5.3實驗波形 48
5.4實驗數據 56
第六章 結論與未來研究方向 57
6.1結論 57
6.2未來研究方向 58
參考文獻 59
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