一、引言
在电力电子技术逐渐成熟的背景下,开关电源的发展趋势是朝向更轻、体积更小、高频化和效率更高的方向。为实现这些目标,本文采用了软开关技术,通过使开关管实现零电压开通或零电流关断,既提高了效率,也减少了电磁干扰。此外,研究发现,配备饱和电感的移相全桥DC/DC变换器不仅能更有效地实现零电压切换,还能减少占空比的损失。
二、设计目标与应用现状
目前,高功率密度和大容量是变换器技术发展的关键方向。在多数应用场景中,几百伏的直流电压通常是通过较低电压转换得来的,以供给逆变器或负载使用。然而,在DC/DC变换器处于低压高电流状态时,效率并不理想,且损耗较大。此外,这些变换器的应用范围较为有限。本文通过移相控制技术,通过精确控制开关元件,调整占空比以实现预期的输出功率。
三、全桥移相ZVS-PWM DC/DC变换器的创新设计
本文设计的全桥移相ZVS-PWM DC/DC变换器是为了克服现有技术的不足。在其支路上增加了一个辅助网络,允许功率开关管在重载条件下实现零电压开关(ZVS),这种带辅助网络的设计在小功率应用中表现出显著优势。
四、电路参数与设计细节
我们设定的输入直流电压范围是200至373伏,频率为50赫兹;输出电压稳定在24伏;输出电流为20安培;开关频率为100千赫。变压器设计时考虑了死区和占空比,占空比设置为0.85,以适配变压器的输出特性。同时,为确保足够的安全裕度,我们选用了额定电压为500伏、电流为8安培的MOSFET管。
五、小信号模型与系统稳定性验证
基于Buck电路的小信号模型,我们建立了移相全桥DC/DC变换器的小信号等效模型。通过劳斯判据,我们验证了系统的稳定性,确保变换器在各种操作条件下均能稳定工作。
六、结语
针对传统移相全桥DC/DC变换器的局限和缺陷,本文提出并设计了一种带饱和电感的改进型变换器。通过详细设计和参数优化,以及后续的仿真验证,结果表明该设计不仅达到了预期目标,还展示了其实用性和有效性。
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