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具有低负载调整率的多路输出开关电源的研究

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导师姓名
成建兵
学科专业
集成电路工程(专业学位)
文献出处
南京邮电大学   2019年
关键词
负载调整率论文  反激式变换器论文  多路输出论文  开关电源论文
论文摘要

AC-DC开关电源转换器具有效率高、体积小、功耗低、可靠性能高和输出电压范围大等优点,其广泛应用于各种家用或工业电子设备。有时我们会需要同一电源供应设备具有多个不同输出电压能力,因此多路输出技术就应运而生了。该技术可减少电源中磁性元器件的使用量,并在一定程度上减小电源体积、降低电源制作成本。另外,由于反激式开关电源拓扑有着输入电压范围大、增加变压器绕组比较容易等优点,因此本文采用反激式变换器作为主功率拓扑。为避免电路中磁芯发生饱和(磁芯发生饱和时初级线圈感值下降同时导致初级线圈一侧电流增加,磁芯发热量也会增大),需要在变压器磁芯间留有气隙,如此变压器漏感无法避免。前期仿真和调研表明:变压器漏感的大小对电源的负载调整率有很大影响,两者呈现负相关的关系。因此,设计出具有宽输入电压范围和低负载调整率的反激式开关电源成为学术界和产业界的研究热点。基于上述分析,本论文对四路输出的反激式开关电源展开研究。研究方法为先对双路输出开关电源进行仿真,再把双路输出电源中效果较好的结构应用于四路输出开关电源。而各种不同的多路输出技术,当其单独使用在负载调整率方面有着各自不同的优缺点,因此,将这些技术有机结合,就可能获得较好的设计性能。基于这个想法,本文提出了将多种多路输出技术有机结合的想法。具体方法为:对主功率拓扑部分使用变压器耦合技术,设计出四路功率输出回路以及一路辅助电源回路。对输出回路部分采用线性稳压调节技术来提高对电压调整精度。此外,为了能够获得正常输出2A的大电流还对输出回路进行了改进。对于反馈回路部分采用加权反馈的方式以进一步提升控制精度。而考虑到电路具有四路输出回路以及一路辅助电源回路,若全部纳入闭环反馈体系中,将大幅度增加反馈回路的复杂性,并且使得各个输出回路之间干扰增大,因此本文采用了部分加权反馈的方式。由几组仿真结果对比研究知,在高频开关电路中,变压器的漏感在电压调整精度控制中是一个重要的因素。因此,本文还对变压器漏感寄生参数进行了研究。通过对变压器的仿真模型进行选择,以达到更加贴合实际。基于Saber软件进行仿真,并通过不同漏感参数对比研究,结果显示本论文设计的四路输出电源,在200-285V的宽输入电压下,其四路输出端的负载调整率均小于2%。

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