基于同步整流技术的高频开关电源的研究

• 作 者: 张艳杰
• 出 处: 华南理工大学
• 发表日期: 2017年期
• 关键词: 同步整流 移相全桥 高频 开关电源

随着电力电子技术的不断发展,开关电源因其具有体积小、重量轻和高效率等优点,逐渐取代了线性电源,而广泛应用于各种电力电子设备当中。但是,在传统的低压大电流输出的开关电源中,变压器次级整流二极管的压降较大,因而导致变压器次级整流损耗较大,使其占开关电源总损耗的较大部分,成为影响开关电源效率提高的关键因素。而同步整流技术的出现为降低变压器次级整流损耗提供了必要的技术支持。为了降低变压器次级整流损耗、提高开关电源效率,本文对同步整流技术和高频开关电源进行了研究。本文首先介绍了高频开关电源研究背景及意义,对高频开关电源的发展历程、变压器次级整流方式等进行了分析比较,并且介绍了同步整流技术的研究现状。在主电路拓扑方面,对高频开关电源所选的主电路拓扑的工作原理及其详细工作过程进行了分析。在同步整流技术研究中,从同步整流管的介绍、同步整流的损耗、同步整流的控制方式、对同步整流驱动电路的设计要求以及不同类型同步整流驱动电路的优缺点这几个方面进行了分析研究。然后进行了高频开关电源系统的硬件设计和软件设计。在主电路硬件设计方面,设计了输入整流滤波电路、高频变压器、输出整流滤波电路及功率开关管等;控制电路硬件设计以STM32F103为控制核心,设计了移相脉冲调制电路、驱动电路、CPLD电路、串口通信电路、采样电路、过欠压保护电路、温度保护电路以及调试电路等方面。控制系统软件设计方面,主要对系统主程序、ADC采样子程序、DAC子程序、增量式PI子程序以及串口通信子程序等进行设计。最后对高频开关电源的控制系统和主电路调试,并进行了相关实验。实验结果表明,电源的输出波形稳定,测试数据表明电源效率为90%左右。因此,本文所设计的基于同步整流技术的高频开关电源满足要求。