本科毕业设计（论文）双管正激同步整流变换器*燕 山 大 学2012年6月本科毕业设计（论文）双管正激同步整流变换器学院（系）： 里仁学院 专 业： 08应电2班 学生 姓名： * 学 号： * 指导 教师： * 答辩 日期： 2012/6/17 燕山大学毕业设计（论文）任务书学院： 系级教学单位： 学号*学生姓名*专 业班 级08应电2班题目题目名称推挽正激式DC-DC变换器的设计题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）2.管理类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）题目类型1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容随着电源技术的发展，低电压、大电流的变换器因其技术含量高，应用广，越来越受到人 们重视。在开关电源中，正激式和反激式有电路拓扑结构简单，输入输出电气隔离等优点， 广泛应用于中小功率电源变换场合。与正、反激式相比，推挽式变换器变压器利用率高，输出功率较大，基本不存在励磁不平衡的现象。因此，一般认为推挽式变换器适用于低压，大电流，功率较大的场合。应用SG3525设计一套用于正激电路的低压大电流变换器及其控制系统，并通过Pspice仿真验证其闭环控制性能。基本要求1. 了解正激变换器的基本原理，建立推挽正激式低压大电流DC-DC变换器的Pspice仿真模型；2. 基于SG3525的特性设计PI控制闭环系统，给出控制参数的设计过程；3. 仿真验证控制系统的性能。参考资料1. 基于SG3525控制的双管正激变换器2. SG2525A-REGULATING PULSE WIDTH MODULATORS3. 脉宽调制电路SG3525AN原理与应用4. SG3525在开关电源中的应用周 次第 周第 周第 周第 周第 周应完成的内容查阅资料、分析原理建立正激式DC-DC变换器的Pspice仿真模型闭环控制参数的设计与整定；仿真验证；撰写论文准备答辩指导教师：职称： 年 月 日系级教学单位审批： 年 月 日 Abstract 摘要随着电力电子变换器在通讯系统的广泛应用，低压大电流功率变换器成为一个重要的研究方向。文章详细介绍了双管正激变换器的拓扑结构及工作原理，阐述了其拓扑结构的特点。利用状态空间平均法推导出该变换器的小信号模型，以此为基础设计出电压控制模式的闭环设计思想，并指出了如何进行反馈补偿器的设计。本文采用电压型控制，对该控制方案做了详细的分析和设计。对于高频整流环节，由于传统的二极管整流电路正向压降大而导致损耗大，极大地影响整个变换器的工作效率，而无法满足低电压大电流开关电源高效率、小体积的需要。新一代的功率MOSFET由于具有导通电阻极低的特点而成为低电压大限流功率变换器的首选整流器件。本文介绍了利用功率MOSFET构成同步整流电路的工作原理、驱动方式，并对整流MOSFET的双向导电特性进行了说明。关键词双管正激；电压型控制；同步整流AbstractWith the power electronic converters in communication systems widely used, low-voltage high-current power converters to become an important research direction. The article describes in detail a two-transistor forward converter topology structure and working principle, the characteristics of its topology. State space averaging method to derive the small-signal model of the converter, as the basis for the closed-loop voltage control mode design ideas, and pointed out how the design of feedback compensators. In this paper, voltage control, the control program to do a detailed analysis and design. The link for the high-frequency rectifier, the forward voltage drop of the diode rectifier circuit big lead to loss, which greatly affect the efficiency of the converter, unable to meet the needs of low-voltage high-current switching power supply high efficiency, small volume. A new generation of power MOSFET with low-resistance characteristics to become the preferred deadline flow of low-voltage power converter rectifiers. This article describes the use of power MOSFET synchronous rectifier circuit works, drive way, two-way electrical properties and rectifier MOSFET are described.Keywordstow-transistor forward converter；Voltage mode control Synchronous rectificationII 目 录摘要IIAbstractIII第1章 绪论11.1 开关电源的发展11.2低电压、大电流的开关电源的开发11.3 本章小结3第2章 双管正激的拓扑结构及原理分析42.1 主电路构成42.2工作原理42.3电容C的作用52.4正激变换器的小信号模型的推导与分析52.5电压型控制112.6开关电源的频域建模122.6.1 电气系统建模122.6.2 系统的稳定性和稳定裕度132.6.3电压型控制正激变换器142.6.4 普通误差放大补偿器的设计162.6.5 极点零点补偿器162.7本章小结19第3章 同步整流管双向导电特性及整流损耗分析203.1 同步整流技术介绍203.2肖特基整流管的损耗分析203.3同步整流的工作原理和特性213.3.1 同步整流的基本工作原理213.3.2同步整流管的主要参数233.4同步整流的驱动方式243.4.1 外驱动与自驱动同步整流243.4.2电压型自驱动同步整流253.4.3 电流型自驱动同步整流283.5 SR 的控制时序与同步整流电路293.6 本章小结31第4章 主电路及控制电路参数的设计314.1 主电路参数设计314.2控制电路参数设计334.3补偿网络(误差放大器)374.4 本章小结38第5章 实验结果及分析38结论41参考文献42致谢43附录144附录245附录348附录455附录571第1章 绪论第1章 绪论1.1 开关电源的发展 按电力电子的习惯称谓，AC-AC称为整流，DC-DC称为逆变，AC-AC称为交流-交流直接变频，DC-DC称为直流-直流变换器。为达到转换目的，手段是多样的。20世纪60年代前，研发了半导体器件，并以此器件为主实现这些转换。电力电子科学从此形成并有了近30年的迅速发展。所以，广义地说，凡用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变成为另一形态的主电路都叫做开关变换器电路；转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称为开关电源（switching power supply）。开关电源主要组成部分是DC-DC变换器，因为它是转换的核心，涉及频率变换。目前DC-DC变换中所用的频率提高最快，它在提高频率中碰到的开关过程、损失机制，为提高效率而采用的方法，也可作为其他转换方法参考。本文研究的对象为双管正激变换器，它是一种直流功率变换器，直流功率变换器按输入与输出之间是否有电气隔离可分为两类：非隔离直流变换器和隔离直流变换器。隔离直流变换器通常是在非隔离变换器拓扑的基础上，加入变压器实现输入输出间的电气隔离。1.2低电压、大电流的开关电源的开发（1）低电压、大电流变换器的要求数据处理系统的速度和效率日益提高，新一代微处理器的逻辑电压低达1.1-1.8V，而电流50-100A，其供电电源低电压、大电流输出DC-DC变换器模块，又称为电压调整器模块（VRM）。新一代未处理器对VRM的要求是：输出电压很低，输出电流大，电流变化率高，响应快等。（2）双管正激电路的特点及发展现状单管正激式和反激式开关电源的高频变压器只工作在磁滞回线的第一象限，只有单一方向的磁通，利用率不高；推挽式电路的按对称转换的原则工作，两个开关管轮流导通，磁芯双向磁化，但是每一时刻原边只有一个绕组有电流流过，绕组的利用率和效率较低，如果副边绕组也带中心抽头，则绕组利用率更低；半桥式变