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研究生:王翊安
研究生(外文):Yi-An Wang
論文名稱:具寬能隙元件之類比升壓型功率因數修正器的研製
論文名稱(外文):Design and Implementation of Analog Controlled Power Factor Corrector with Wide Bandgap Device.
指導教授:賴炎生
指導教授(外文):Yen-Shin Lai
口試委員:蔡憲逸歐勝源賴炎生
口試日期:2017-07-08
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:電力電子產業研發碩士專班
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:60
中文關鍵詞:氮化鎵升壓型功率因數修正器不連續導通模式
外文關鍵詞:GaNBoost type power factor correctorDiscontinuous conduction mode
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本論文主要研製一具有寬能隙功率元件之類比功率因數修正器,利用寬能隙元件具有高電子遷移率、高電子飽和速度、高崩潰電壓及低導通電阻等多項優點,將電路操作在較高的切換頻率,以達到減少被動元件體積,提高功率密度的效果。
本文所研製的功率因數修正器在所有負載皆工作在不連續導通模式之下,由於不連續導通模式可以不需要額外的電流回授,可以使電路設計上減少電路走線的面積,適合用於提升低功率應用之功率因數修正器的功率密度。
本文所研製之功率因數修正器的規格為:輸出功率150 W,輸入電壓110 Vac / 60 Hz,輸出電壓400 V,切換頻率300 kHz,使用的控制器為TI UC3525A。經測試結果證實,當輸入電壓為110 Vac滿載時,效率為88.9%,功率因數為0.98。
The objective of this thesis is to design and implement an analog controlled power factor corrector with wide bandgap devices.
By employing the benefits of wide gap devices, including high carrier mobility, high saturation velocity, and low turn-on resistance, the whole system can operate in high frequency, which means the volume of passive elements can be reduced, and the power density can be improved.
The prototype of this thesis is designed to work in discontinuous conduction mode even under full load condition.
Due to the special feature of discontinuous conduction mode, the current sensor is not required, so, the traces of the PCB board can be shortened. This topology is suitable for the low-power application of the power factor corrector.
The specification of this thesis is described as follow: input voltage is 110 Vac/60Hz, output voltage is 400V, switching frequency is 300 kHz, and the controller is TI UC3525A. According to the experimental results, when the input voltage is 110 Vac, full load, the efficiency is 88.9%, and the PF is 0.98.
摘要 i
ABSTART ii
誌謝 iii
目錄 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 內容大綱 5
第二章 功率因數修正器與寬能隙元件簡介 6
2.1 功率因數與功率因數修正器 6
2.2 升壓型功率因數修正器的控制模式 8
2.3 不連續導通模式之升壓型功率因數修正器 10
2.4 寬能隙元件簡介 15
第三章 電路設計及模擬 18
3.1 升壓型轉換器元件設計 19
3.1.1 DCM升壓型轉換器的電壓增益推導 20
3.1.2 被動元件與開關元件的選用及設計 23
3.1.3 小訊號推導與控制器設計 26
第四章 實驗結果 41
4.1 實測波形 42
第五章 結論與未來展望 56
5.1 結論 56
5.2 未來展望 56
參考文獻 57
附錄 59
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