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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蔡長霖
研究生(外文):Chang-Lin Tsai
論文名稱:具低雜訊及寬範圍輸出之直流-直流電源轉換器
論文名稱(外文):A DC-DC Power Converter with Low Switching Noise and Wide Output Range
指導教授:邱煌仁
指導教授(外文):Huang-Jen Chiu
口試委員:邱煌仁謝耀慶林景源陳耀銘
口試委員(外文):Huang-Jen ChiuYao-Ching HsiehJing-Yuan LinYaow-Ming Chen
口試日期:2017-07-10
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:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:75
中文關鍵詞:切換式電源供應器切換雜訊寬範圍輸出零電壓切換
外文關鍵詞:Switching-mode power supplyswitching noisewide output rangezero voltage switching
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傳統線性式電源供應器具有低輸出電壓雜訊與漣波之優點,普遍使用於精密量測儀器之電路架構,但因其體積及效率問題而限制高功率發展;切換式電源供應器具體積小與效率佳等特性在高功率應用場合逐漸替換線性式電源供應器。但控制策略與開關切換特性使其存有輸出切換雜訊,難以達到精密輸出之要求。
本論文旨在分析切換式電源輸出切換雜訊來源與其抑制方式,並提出一非隔離型雙向直流-直流電源轉換器。在寬範圍輸出下亦得以滿足全域零電壓切換的要求。在電路加入零電壓切換機制後,在不同輸入、輸出電壓與輸出功率下,輸出切換雜訊平均可以降低60%以上。
Conventional linear power supplies possess the advantages of low output voltage noise and ripple, they are commonly chosen to be the power conversion of precision measurement instruments. However, they are not applicable for high power applications due to their bulky volume and poor efficiency. Switching-mode power supplies are gradually replacing their linear counterparts in high power applications because of the advantage of small volume and high efficiency. However, the switching nature of these power supplies generates switching noise on output voltage, which makes it difficult to satisfy the requirements of high precision output.
This thesis aims to analyze the root and source of output switching noise and its suppression method for switching-mode power supply. Besides, a non-isolated bidirectional DC-DC converter with wide output range and zero voltage switching feature at wide load range as well. By virtue of zero voltage switching under different input/output voltage and output load, the generated switching noise is reduced over 60% in average.
摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 v
圖目錄 viii
表目錄 xiv
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 論文大綱 3
第二章 切換式電源雜訊來源與抑制 4
2.1 切換式電源雜訊原理分析 4
2.2 切換式電源雜訊抑制之探討 9
2.2.1 電感寄生電容消除技術 9
2.2.2 電容寄生元件消除技術 15
2.3 傳統降壓式轉換器零電壓切換拓樸優缺點 20
第三章 主動雙橋同步整流降壓式轉換器 25
3.1 架構構想 25
3.2 電路動作原理設計 26
3.2.1 架構演化 26
3.2.2 輔助循環開關控制 27
3.3 電路動作分析 30
3.3.1 順向模式 31
3.3.2 逆向模式 38
3.3.3 自然零切模式 39
第四章 系統研製與參數設計 44
4.1 電路參數設計 44
4.1.1 電路規格 44
4.1.2 輸出電壓範圍設計 45
4.1.3 輸出電感設計 46
4.1.4 諧振電感設計 49
4.1.5 輸出電容設計 50
4.1.6 功率開關設計 51
4.2 週邊電路設計 52
4.2.1 隔離驅動電路設計 52
4.2.2 諧振電感電壓偵測電路設計 53
第五章 電路模擬與實驗波形 54
5.1 電路模擬結果 54
5.1.1 高壓輸出雙向潮流 58
5.1.2 低壓輸出雙向潮流 59
5.1.3 順向模式 60
5.1.4 逆向模式 61
5.1.5 自然零切模式 62
5.2 電路實驗波形 63
第六章 結論與未來展望 72
6.1 結論 72
6.2 未來展望 73
[1]Chroma ATE Inc.電力電子測試設備產品型錄, 2015, pp.59-63
[2]R. W. Erickson and D. Maksimovic, Fundamentals of Power Electronics, 2nd ed. Springer, 2001, pp.6
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[5]M. Alizadeh B, H. Khomami P, and M. Rajabzadeh, "New design and implementation of an external passive circuit for cancelling the parasitic capacitance in filter inductors," 2010 Joint International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Systems & 2010 Power India, 2010, pp. 1-4.
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[7]A. Massarini and M. Kazimierczuk, “Self-capacitance of inductors,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 12, no. 4, pp. 671–676, Jul. 1997.
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[13]楊衛國、肖冬,電力電子技術,北京: 冶金工业出版社,2011年,第233-235頁。
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[15]Chang Sung Corp., “Megnatic Powder Cores,” Application Handbook, 2006.
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[18]Texas Instruments Inc., “SN74LVC1G175 Single D-Type Flip –Flop With Asynchronous Clear,” Datasheet, Jun. 2015.
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