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电源技术中DC-DC正激变换器的次级有源箝位电路

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简介:
本研究探讨了在电源技术领域中,针对DC-DC正激变换器设计的一种次级有源箝位电路。该电路旨在提高转换效率和稳定性,减少电磁干扰,适用于高性能电子设备中的电力供应系统。 摘要:本段落介绍了一种新型的DC-DC正激变换器次级有源箝位电路。该设计不仅能将变压器漏感能量无损耗地转移到负载上,还能显著降低次级功率二极管的电压应力。文中详细分析了其在一个周期内的工作原理及相关理论,并展示了2.8kW DC-DC变换器的实际实验结果和波形。 1 前言 图1显示的是正激变换器的次级拓扑结构电路,其中VD1为整流二极管,VD2是续流二极管,Lf代表输出滤波电感,Cf则是输出滤波电容。当初级开关导通时,VD1会导通而VD2截止,此时能量从初级转移到负载;一旦初级开关断开,则VD1关闭且VD2开启,使得滤波电感电流通过VD2续流以维持电路运作。然而,在理想状态下描述的这种工作模式忽略了功率二极管反向恢复特性和变压器漏感的影响。实际上,当这些因素被考虑进去时,能量转移的过程会更加复杂。

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  • DC-DC
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    本研究探讨了在电源技术领域中,针对DC-DC正激变换器设计的一种次级有源箝位电路。该电路旨在提高转换效率和稳定性,减少电磁干扰,适用于高性能电子设备中的电力供应系统。 摘要:本段落介绍了一种新型的DC-DC正激变换器次级有源箝位电路。该设计不仅能将变压器漏感能量无损耗地转移到负载上,还能显著降低次级功率二极管的电压应力。文中详细分析了其在一个周期内的工作原理及相关理论,并展示了2.8kW DC-DC变换器的实际实验结果和波形。 1 前言 图1显示的是正激变换器的次级拓扑结构电路,其中VD1为整流二极管,VD2是续流二极管,Lf代表输出滤波电感,Cf则是输出滤波电容。当初级开关导通时,VD1会导通而VD2截止,此时能量从初级转移到负载;一旦初级开关断开,则VD1关闭且VD2开启,使得滤波电感电流通过VD2续流以维持电路运作。然而,在理想状态下描述的这种工作模式忽略了功率二极管反向恢复特性和变压器漏感的影响。实际上,当这些因素被考虑进去时,能量转移的过程会更加复杂。
  • 双管式(Switches Forward) PWM DC/DC
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    本简介探讨了双管正激式PWM DC/DC转换器在电源技术中的应用,分析其工作原理、设计特点及效率优势。 双管正激式PWM DC/DC转换器的主电路如图1所示,其变压器次级电路与单管正激式转换器相同,但初级绕组则与两个开关管V1和V2串联连接。在PWM脉冲的作用下,这两个开关管同时导通或关断。每个开关管和初级绕组之间并联了一个续流二极管D3和D4,在开关管V1和V2关闭时,变压器的储能可以通过这些二极管回馈到直流输入电源中释放。因此,双管正激式PWM DC/DC转换器无需额外磁复位措施即可正常工作。此外,这两个二极管还起到电压钳制的作用,将开关管V1和V2承受的最大电压限制在输入电压Ui的水平。 有的文献称这种电路为混合桥式(Hybrid Bridge)电路。其中,开关管V1与D3以及V2与D4分别构成了一对并联连接组合。
  • 式同步整流DC-DC设计
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    本研究探讨了反激式同步整流DC-DC变换器的设计原理与应用实践,旨在提高电源转换效率及稳定性。通过优化电路结构和控制策略,实现高效能、低损耗的电力供应解决方案。 摘要:本段落研究了反激同步整流在低压小电流DC-DC变换器中的应用,介绍了主电路的工作原理、几种驱动方式及其优缺点,并选择适合自驱动同步整流的反激电路拓扑,通过样机试验验证了该电路的实际应用效果。 引言: 低压大电流DC-DC模块电源占据着模块电源市场需求的一半左右。对该领域的技术研究具有重要的实用价值。提高效率是各厂家产品的一大亮点,也是业界追求的重要目标之一。同步整流能够有效减少整流损耗,并与适当的电路拓扑结合使用时,可以实现低成本的高效率变换器。本段落针对输入电压范围为36V至75V、输出为3.3V 15A的二次电源模块进行了探讨。
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    本研究探讨了使用MATLAB Simulink软件对DC-DC Cuk变换器进行电力电子技术仿真的方法,构建其模型并分析性能。 电力电子技术中的DC-DC Cuk仿真电路可以用于学习参考。相关资料可以在网上找到。
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  • DC-DC
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    DC-DC转换器电源是一种能够将一种直流电压(输入电压)有效转换为另一种直流电压(输出电压)的电子装置,广泛应用于各类电子产品和系统中,提供高效稳定的电力供应。 ### DC-DC开关电源知识点详解 #### 一、DC-DC开关电源概述 DC-DC开关电源是一种将直流电(DC)转换为另一组不同电压或电流等级的直流电的技术,在现代电子设备中极为常见,尤其是在需要高效能、小体积和轻重量电源解决方案的应用场合。它通过利用开关元件(如MOSFET)在高速开关状态下工作,来控制能量的传输。 #### 二、DC-DC开关电源的工作原理 DC-DC开关电源的核心在于其开关模式操作。当开关导通时,输入电压直接传递到输出端;当开关断开时,输出端由储能元件(通常是电感或电容)维持稳定的电压输出。这种快速切换的过程可以通过不同的拓扑结构来实现,常见的包括Buck(降压)、Boost(升压)、Buck-Boost(降压升压)以及Cuk等电路。 1. **Buck(降压)转换器**:适用于将较高的输入电压降至较低的稳定输出电压。它的基本结构包含一个开关管、一个储能电感和一个滤波电容。 2. **Boost(升压)转换器**:用于将较低的输入电压提升至更高的稳定输出电压。Boost转换器同样由开关管、储能电感和滤波电容组成,但其工作原理与Buck转换器有所不同。 3. **Buck-Boost(降压升压)转换器**:可以将输入电压转换为任意水平的输出电压,无论是高于还是低于输入电压。这种转换器在输入电压不确定的应用场景中非常有用。 4. **Cuk转换器**:结合了Buck和Boost的优点,可以在提供电气隔离的同时进行电压变换。它适用于那些需要电气隔离的应用场景。 #### 三、DC-DC开关电源的关键特性 1. **效率高**:由于采用了开关模式操作,DC-DC转换器能够实现高达95%以上的转换效率,远高于传统的线性稳压器。 2. **尺寸小、重量轻**:相对于线性电源,开关电源能够以更小的体积实现相同或更高的功率输出,这对于便携式电子设备尤为重要。 3. **适应性强**:能够适应较宽的输入电压范围,并且可以根据实际需求调整输出电压。 4. **噪声控制**:虽然开关电源会产生一定的电磁干扰(EMI),但通过合理的布局和滤波技术可以有效降低噪声水平。 #### 四、DC-DC开关电源的应用领域 1. **消费电子**:智能手机、平板电脑、笔记本电脑等移动设备中的充电管理模块。 2. **汽车电子**:车辆中的电池管理系统、车载娱乐系统等。 3. **通信设备**:基站、路由器、交换机等网络设备中的电源供应部分。 4. **工业自动化**:机器人、自动化生产线中的驱动电源。 5. **航空航天**:卫星、飞机等飞行器中的电源控制系统。 #### 五、DC-DC开关电源的设计与优化 在设计DC-DC开关电源时,需要考虑的因素包括但不限于: - 输入电压范围 - 输出电压稳定性 - 负载变化对输出的影响 - 效率与热设计 - 电磁兼容性(EMC) - 成本与可靠性 为了提高DC-DC开关电源的性能,设计师通常会采用以下方法进行优化: - 选择高性能的开关管和储能元件。 - 设计合理的电路布局,减少寄生参数的影响。 - 采用先进的控制算法,如PWM(脉冲宽度调制)、PFM(脉冲频率调制)等。 - 引入反馈机制,确保输出电压的精确调节。 - 增加散热措施,保证长时间稳定运行。 #### 六、DC-DC开关电源在电子设计竞赛中的应用 在全国大学生电子设计竞赛中,DC-DC开关电源作为一项基础而重要的技术被广泛应用。参赛者们通常需要根据竞赛题目要求设计出具有特定功能的电源系统,这不仅考验了他们对DC-DC转换原理的理解,也锻炼了他们在实际项目中解决问题的能力。例如,在某些题目中可能需要设计一种能够在宽泛输入电压范围内工作的电源,或者是在有限空间内实现高效能转换的方案。通过这类竞赛,学生不仅能够学习到最新的电源设计技术和方法,还能够培养团队合作精神和创新能力。 DC-DC开关电源作为一种高效、紧凑型的电源转换技术,在当今电子工程领域扮演着极其重要的角色。随着科技的进步,未来DC-DC开关电源还将朝着更高效率、更小体积、更低成本的方向发展,为各种应用场景提供更多可能性。