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脉宽调制DC/DC全桥变换器的软开关技术 第二版 阮新波 著 2013年版
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资料介绍
脉宽调制DC DC全桥变换器的软开关技术 第二版
作者： 阮新波 著
出版时间：2013年版
内容简介
脉宽调制（PWM）DC/DC全桥变换器适用于中大功率变换场合，为了实现其高效率、高功率密度和高可靠性，有必要研究其软开关技术。《脉宽调制DC/DC全桥变换器的软开关技术（第二版）》系统阐述PWMDC/DC全桥变换器的软开关技术。系统提出DC/DC全桥变换器的一族PWM控制方式，并对这些PWM控制方式进行分析，指出为了实现PWMDC/DC全桥变换器的软开关，必须引入超前桥臂和滞后桥臂的概念，而且超前桥臂只能实现零电压开关（ZVS），滞后桥臂可以实现ZVS或零电流开关（ZCS）。根据超前桥臂和滞后桥臂实现软开关的方式，将软开关PWMDC/DC全桥变换器归纳为ZVS和ZVZCS两种类型，并讨论这两类变换器的电路拓扑、控制方式和工作原理。提出消除输出整流二极管反向恢复引起的电压振荡的方法，包括加入箝位二极管与电流互感器和采用输出倍流整流电路方法。介绍PWMDC/DC全桥变换器的主要元件，包括输入滤波电容、高频变压器、输出滤波电感和滤波电容的设计，介绍移相控制芯片UC3875的使用以及IGBT和MOSFET的驱动电路，给出一种采用ZVSPWMDC/DC全桥变换器的通讯用开关电源的设计实例。《脉宽调制DC/DC全桥变换器的软开关技术（第二版）》是一本理论知识与工程设计相结合的专著，可作为高校电力电子技术专业及相关专业的硕士生、博士生和教师的学习参考书，也可供从事开关电源研究开发的工程技术人员借鉴。
目录
第1章 全桥变换器的基本结构及工作原理
1.1 概述
1.1.1电力电子技术的发展方向
1.1.2 电力电子变换器的分类与要求
1.1.3直流变换器的分类与特点
1.2 隔离型Buck类变换器
1.2.1正激变换器
1.2.2 推挽变换器
1.2.3 半桥变换器
1.2.4全桥变换器
1.2.5 几种隔离型Buck类变换器的比较
1.3输出整流电路
1.3.1 半波整流电路
1.3.2 全波整流电路
1.3.3全桥整流电路
1.3.4 倍流整流电路
1.4全桥变换器的基本工作原理
1.4.1 全桥变换器的电路拓扑
1.4.2全桥变换器的控制方式
1.4.3采用全波整流电路和全桥整流电路的全桥变换器的基本工作原理
1.4.4采用倍流整流电路的全桥变换器的基本工作原理
本章小结
第2章全桥变换器的PWM软开关技术理论基础
2.1 全桥变换器的PWM控制策略
2.1.1基本PWM控制策略
2.1.2 开关管导通时间的定义
2.1.3全桥变换器的PWM控制策略族
2.2 全桥变换器的两类PWM切换方式
2.2.1斜对角两只开关管同时关断
2.2.2 斜对角两只开关管关断时间错开
2.3全桥变换器的PWM软开关实现原则
2.4全桥变换器的两类PWM软开关方式
本章小结
第3章零电压开关PWM全桥变换器
3.1 ZVS PWM全桥变换器电路拓扑及控制方式
3.1.1滞后桥臂的控制方式
3.1.2 超前桥臂的控制方式
3.1.3 ZVSPWM全桥变换器的控制方式
3.2 移相控制ZVS PWM全桥变换器的工作原理
3.3两个桥臂实现ZVS的差异
3.3.1 实现ZVS的条件
3.3.2超前桥臂实现ZVS
3.3.3 滞后桥臂实现ZVS
3.4实现ZVS的策略及副边占空比的丢失
3.4.1 实现ZVS的策略
3.4.2副边占空比的丢失
3.5 整流二极管的换流情况
3.5.1全桥整流电路
3.5.2 全波整流电路
3.6仿真结果与讨论
本章小结
第4章 采用辅助电流源网络的移相控制ZVSPWM全桥变换器
4.1 引言
4.2 电流增强原理
4.3辅助电流源网络
4.4 采用辅助电流源网络的ZVS PWM全桥变换器的工作原理
4.5滞后桥臂实现零电压开关的条件
4.6 参数设计
4.6.1辅助电流源网络的参数选择
4.6.2Lr、Cr和Ic的确定
4.6.3设计实例
4.7 副边占空比丢失及死区时间的选取
4.7.1副边占空比的丢失
4.7.2 滞后桥臂死区时间的选取
4.7.3与只采用饱和电感方案的比较
4.8 实验结果
4.9 采用其他辅助电流源网络的ZVSPWM全桥变换器
4.9.1 辅助电感电流幅值不可控的辅助电流源网络
4.9.2辅助电感电流幅值可控的辅助电流源网络
4.9.3辅助电感电流幅值与原边占空比正相关的辅助电流源网络
4.9.4辅助电流源幅值自适应变化的辅助电流源网络
4.9.5谐振电感电流自适应变化的辅助网络
本章小结
第5章 ZVZCSPWM全桥变换器
5.1 ZVZCS PWM全桥变换器电路拓扑及控制方式
5.1.1超前桥臂的控制方式
5.1.2 滞后桥臂的控制方式
5.1.3电流复位方式
5.1.4 ZVZCS PWM全桥变换器电路拓扑及控制方式
5.2 ZVZCSPWM全桥变换器的工作原理
5.3 参数设计
5.3.1阻断电容电压最大值
5.3.2 实现超前桥臂ZVS的条件
5.3.3最大副边有效占空比Deffmax
5.3.4实现滞后桥臂ZCS的条件
5.3.5 滞后桥臂的电压应力
5.3.6阻断电容的选择
5.4 设计实例
5.4.1 变压器匝比的选择
5.4.2阻断电容容值的计算
5.4.3 变压器变比和阻断电容容值的校核
5.4.4超前桥臂开关管并联电容的选择
5.5 实验结果
本章小结
第6章加箝位二极管的零电压开关全桥变换器
6.1 引言
6.2 ZVSPWM全桥变换器中输出整流二极管电压振荡的原因
6.3输出整流二极管上电压振荡的抑制方法
6.3.1 RC缓冲电路
6.3.2RCD缓冲电路
6.3.3 有源箝位电路
6.3.4变压器辅助绕组和二极管箝位电路
6.3.5 原边侧加二极管箝位缓冲电路
6.4Tr-Lead型ZVS PWM全桥变换器的工作原理
6.5 Tr-Lag型ZVSPWM全桥变换器的工作原理
6.6 Tr-Lead型和Tr-Lag型ZVSPWM全桥变换器的比较
6.6.1 箝位二极管的导通次数
6.6.2开关管的零电压开关实现
6.6.3 零状态时的导通损耗
6.6.4占空比丢失
6.6.5 隔直电容的影响
6.7实验结果和分析
本章小结
第7章 利用电流互感器使箝位二极管电流快速复位的ZVSPWM全桥变换器
7.1 引言
7.2 加箝位二极管的ZVSPWM全桥变换器轻载时的工作情况
7.3 箝位二极管电流的复位方式
7.3.1复位电压源
7.3.2 复位电压源的实现
7.4 加电流互感器复位电路的ZVSPWM全桥变换器的工作原理
7.4.1 重载情况
7.4.2 轻载情况
7.5电流互感器匝比的选择
7.5.1 箝位二极管的复位时间
7.5.2输出整流二极管的电压应力
7.5.3 电流互感器匝比
7.6实验验证
本章小结
第8章 倍流整流方式ZVS PWM全桥变换器
8.1引言
8.2 工作原理
8.3 超前管和滞后管实现ZVS的情况
8.4参数设计
8.4.1 变压器变比K的确定
8.4.2滤波电感量的计算
8.4.3 阻断电容的选择
8.5实验结果
本章小结
第9章PWM全桥变换器的主要元件、控制芯片及驱动电路
9.1 引言
9.2输入滤波电容的选择
9.3 高频变压器的设计
9.3.1 原副边变比
9.3.2确定原边和副边匝数
9.3.3 确定绕组的导线线径
9.3.4确定绕组的导线股数
9.3.5 核算窗口面积
9.4输出滤波电感的设计
9.4.1 输出滤波电感
9.4.2输出滤波电感的设计
9.5 输出滤波电容的选择
9.5.1输出滤波电容量
9.5.2 输出滤波电容的耐压值
9.6UC3875芯片的使用
9.6.1 工作电源
9.6.2 基准电源
9.6.3振荡器
9.6.4 锯齿波
9.6.5 误差放大器和软启动
9.6.6移相控制信号发生电路
9.6.7 过流保护
9.6.8 死区时间设置
9.6.9输出级
9.7 驱动电路
9.7.1中小功率PWM全桥变换器中MOSFET和IGBT的驱动电路
9.7.2大功率PWM全桥变换器中MOSFET和IGBT的驱动电路
本章小结
第10章54V/10A通信电源设计实例
10.1 主电路结构
10.2控制电路和保护电路
10.3 驱动电路
10.4 电流检测电路
10.5参数选择
10.5.1 输入滤波电容
10.5.2 高频变压器
10.5.3谐振电感
10.5.4 输出滤波电感
10.5.5 输出滤波电容
10.5.6主功率管的选择
10.5.7 输出整流二极管的选择
10.6实验结果和讨论
本章小结
附录 CDR ZVSPWM全桥变换器工作在DCM时ILfmin_DCM、ILfmax_DCM和IG的推导
参考文献
作者： 阮新波 著
出版时间：2013年版
内容简介
脉宽调制（PWM）DC/DC全桥变换器适用于中大功率变换场合，为了实现其高效率、高功率密度和高可靠性，有必要研究其软开关技术。《脉宽调制DC/DC全桥变换器的软开关技术（第二版）》系统阐述PWMDC/DC全桥变换器的软开关技术。系统提出DC/DC全桥变换器的一族PWM控制方式，并对这些PWM控制方式进行分析，指出为了实现PWMDC/DC全桥变换器的软开关，必须引入超前桥臂和滞后桥臂的概念，而且超前桥臂只能实现零电压开关（ZVS），滞后桥臂可以实现ZVS或零电流开关（ZCS）。根据超前桥臂和滞后桥臂实现软开关的方式，将软开关PWMDC/DC全桥变换器归纳为ZVS和ZVZCS两种类型，并讨论这两类变换器的电路拓扑、控制方式和工作原理。提出消除输出整流二极管反向恢复引起的电压振荡的方法，包括加入箝位二极管与电流互感器和采用输出倍流整流电路方法。介绍PWMDC/DC全桥变换器的主要元件，包括输入滤波电容、高频变压器、输出滤波电感和滤波电容的设计，介绍移相控制芯片UC3875的使用以及IGBT和MOSFET的驱动电路，给出一种采用ZVSPWMDC/DC全桥变换器的通讯用开关电源的设计实例。《脉宽调制DC/DC全桥变换器的软开关技术（第二版）》是一本理论知识与工程设计相结合的专著，可作为高校电力电子技术专业及相关专业的硕士生、博士生和教师的学习参考书，也可供从事开关电源研究开发的工程技术人员借鉴。
目录
第1章 全桥变换器的基本结构及工作原理
1.1 概述
1.1.1电力电子技术的发展方向
1.1.2 电力电子变换器的分类与要求
1.1.3直流变换器的分类与特点
1.2 隔离型Buck类变换器
1.2.1正激变换器
1.2.2 推挽变换器
1.2.3 半桥变换器
1.2.4全桥变换器
1.2.5 几种隔离型Buck类变换器的比较
1.3输出整流电路
1.3.1 半波整流电路
1.3.2 全波整流电路
1.3.3全桥整流电路
1.3.4 倍流整流电路
1.4全桥变换器的基本工作原理
1.4.1 全桥变换器的电路拓扑
1.4.2全桥变换器的控制方式
1.4.3采用全波整流电路和全桥整流电路的全桥变换器的基本工作原理
1.4.4采用倍流整流电路的全桥变换器的基本工作原理
本章小结
第2章全桥变换器的PWM软开关技术理论基础
2.1 全桥变换器的PWM控制策略
2.1.1基本PWM控制策略
2.1.2 开关管导通时间的定义
2.1.3全桥变换器的PWM控制策略族
2.2 全桥变换器的两类PWM切换方式
2.2.1斜对角两只开关管同时关断
2.2.2 斜对角两只开关管关断时间错开
2.3全桥变换器的PWM软开关实现原则
2.4全桥变换器的两类PWM软开关方式
本章小结
第3章零电压开关PWM全桥变换器
3.1 ZVS PWM全桥变换器电路拓扑及控制方式
3.1.1滞后桥臂的控制方式
3.1.2 超前桥臂的控制方式
3.1.3 ZVSPWM全桥变换器的控制方式
3.2 移相控制ZVS PWM全桥变换器的工作原理
3.3两个桥臂实现ZVS的差异
3.3.1 实现ZVS的条件
3.3.2超前桥臂实现ZVS
3.3.3 滞后桥臂实现ZVS
3.4实现ZVS的策略及副边占空比的丢失
3.4.1 实现ZVS的策略
3.4.2副边占空比的丢失
3.5 整流二极管的换流情况
3.5.1全桥整流电路
3.5.2 全波整流电路
3.6仿真结果与讨论
本章小结
第4章 采用辅助电流源网络的移相控制ZVSPWM全桥变换器
4.1 引言
4.2 电流增强原理
4.3辅助电流源网络
4.4 采用辅助电流源网络的ZVS PWM全桥变换器的工作原理
4.5滞后桥臂实现零电压开关的条件
4.6 参数设计
4.6.1辅助电流源网络的参数选择
4.6.2Lr、Cr和Ic的确定
4.6.3设计实例
4.7 副边占空比丢失及死区时间的选取
4.7.1副边占空比的丢失
4.7.2 滞后桥臂死区时间的选取
4.7.3与只采用饱和电感方案的比较
4.8 实验结果
4.9 采用其他辅助电流源网络的ZVSPWM全桥变换器
4.9.1 辅助电感电流幅值不可控的辅助电流源网络
4.9.2辅助电感电流幅值可控的辅助电流源网络
4.9.3辅助电感电流幅值与原边占空比正相关的辅助电流源网络
4.9.4辅助电流源幅值自适应变化的辅助电流源网络
4.9.5谐振电感电流自适应变化的辅助网络
本章小结
第5章 ZVZCSPWM全桥变换器
5.1 ZVZCS PWM全桥变换器电路拓扑及控制方式
5.1.1超前桥臂的控制方式
5.1.2 滞后桥臂的控制方式
5.1.3电流复位方式
5.1.4 ZVZCS PWM全桥变换器电路拓扑及控制方式
5.2 ZVZCSPWM全桥变换器的工作原理
5.3 参数设计
5.3.1阻断电容电压最大值
5.3.2 实现超前桥臂ZVS的条件
5.3.3最大副边有效占空比Deffmax
5.3.4实现滞后桥臂ZCS的条件
5.3.5 滞后桥臂的电压应力
5.3.6阻断电容的选择
5.4 设计实例
5.4.1 变压器匝比的选择
5.4.2阻断电容容值的计算
5.4.3 变压器变比和阻断电容容值的校核
5.4.4超前桥臂开关管并联电容的选择
5.5 实验结果
本章小结
第6章加箝位二极管的零电压开关全桥变换器
6.1 引言
6.2 ZVSPWM全桥变换器中输出整流二极管电压振荡的原因
6.3输出整流二极管上电压振荡的抑制方法
6.3.1 RC缓冲电路
6.3.2RCD缓冲电路
6.3.3 有源箝位电路
6.3.4变压器辅助绕组和二极管箝位电路
6.3.5 原边侧加二极管箝位缓冲电路
6.4Tr-Lead型ZVS PWM全桥变换器的工作原理
6.5 Tr-Lag型ZVSPWM全桥变换器的工作原理
6.6 Tr-Lead型和Tr-Lag型ZVSPWM全桥变换器的比较
6.6.1 箝位二极管的导通次数
6.6.2开关管的零电压开关实现
6.6.3 零状态时的导通损耗
6.6.4占空比丢失
6.6.5 隔直电容的影响
6.7实验结果和分析
本章小结
第7章 利用电流互感器使箝位二极管电流快速复位的ZVSPWM全桥变换器
7.1 引言
7.2 加箝位二极管的ZVSPWM全桥变换器轻载时的工作情况
7.3 箝位二极管电流的复位方式
7.3.1复位电压源
7.3.2 复位电压源的实现
7.4 加电流互感器复位电路的ZVSPWM全桥变换器的工作原理
7.4.1 重载情况
7.4.2 轻载情况
7.5电流互感器匝比的选择
7.5.1 箝位二极管的复位时间
7.5.2输出整流二极管的电压应力
7.5.3 电流互感器匝比
7.6实验验证
本章小结
第8章 倍流整流方式ZVS PWM全桥变换器
8.1引言
8.2 工作原理
8.3 超前管和滞后管实现ZVS的情况
8.4参数设计
8.4.1 变压器变比K的确定
8.4.2滤波电感量的计算
8.4.3 阻断电容的选择
8.5实验结果
本章小结
第9章PWM全桥变换器的主要元件、控制芯片及驱动电路
9.1 引言
9.2输入滤波电容的选择
9.3 高频变压器的设计
9.3.1 原副边变比
9.3.2确定原边和副边匝数
9.3.3 确定绕组的导线线径
9.3.4确定绕组的导线股数
9.3.5 核算窗口面积
9.4输出滤波电感的设计
9.4.1 输出滤波电感
9.4.2输出滤波电感的设计
9.5 输出滤波电容的选择
9.5.1输出滤波电容量
9.5.2 输出滤波电容的耐压值
9.6UC3875芯片的使用
9.6.1 工作电源
9.6.2 基准电源
9.6.3振荡器
9.6.4 锯齿波
9.6.5 误差放大器和软启动
9.6.6移相控制信号发生电路
9.6.7 过流保护
9.6.8 死区时间设置
9.6.9输出级
9.7 驱动电路
9.7.1中小功率PWM全桥变换器中MOSFET和IGBT的驱动电路
9.7.2大功率PWM全桥变换器中MOSFET和IGBT的驱动电路
本章小结
第10章54V/10A通信电源设计实例
10.1 主电路结构
10.2控制电路和保护电路
10.3 驱动电路
10.4 电流检测电路
10.5参数选择
10.5.1 输入滤波电容
10.5.2 高频变压器
10.5.3谐振电感
10.5.4 输出滤波电感
10.5.5 输出滤波电容
10.5.6主功率管的选择
10.5.7 输出整流二极管的选择
10.6实验结果和讨论
本章小结
附录 CDR ZVSPWM全桥变换器工作在DCM时ILfmin_DCM、ILfmax_DCM和IG的推导
参考文献
