摘 要

如今开关电源技术仍在不断发展，其关键就是要使变换器调制的工作频率得到进一步的提高。开关电源采用高频开关调制，更容易提高功率密度。理论分析和实践经验表明，磁性元件的体积重量，在一定程度上与工作频率是负相关的。许多传统设备都在致力于向高频化方向发展。然而，高频化又会带来一系列的问题，例如功率开关管的开关损耗和开关噪音等，成了功率变换器设计的而主要问题。因此，软开关技术由此而生，它作为解决开关损耗等问题的有效手段，受到的业内专业人士的普遍关注。移相控制的零电压开关PWM全桥变换器，是开关管的电压电流过渡曲线部分相互错开，减小开关过程中等效电阻的耗能，能承受更高的输入电压，在中大功率场合也表现地越来越出色。

本文首先分析了几种直流变换的基础拓扑结构，并讨论了全桥变换器的工作原理，分析了移相控制方式的变换过程，最后详细介绍了本次设计的具体过程及其工作内容，主要有：高频变压器的选型、滤波电感及电容设计、逆变整流方案，拓扑结构中所需元器件的参数计算及选型。最后利用MATLAB/simulink仿真，研制出以165-245.2V输入，9-16V、80A、1000W输出的DC/DC功率变换电路，实仿真实现其变换功能，验证理论分析的正确性。

关键词：变换器 开关电源 移相控制 全桥变换器

ABSTRACT

Now the switch power supply technology is still developing, and the key is to improve the working frequency of the converter. Switching power supply adopts high frequency switching modulation, which can improve the power density more easily. Theoretical analysis and practical experience show that the volume and weight of magnetic elements are negatively correlated with the working frequency to some extent. Many traditional devices are working towards high frequency. However, high frequency will bring a series of problems, such as switching loss and switching noise of power switch tube, become the main problem of power converter design. Therefore, soft switch technology comes into being, which is widely concerned by professionals in the industry as an effective means to solve problems such as switch loss. Phase-shift controlled zero-voltage switch PWM full-bridge converter is the voltage and current transition curve part of the switch tube stagger each other, reduce the energy consumption of equivalent resistance in the switching process, can withstand higher input voltage, and perform better and better in medium-high power occasions.

This article first analyzes the topology structure, the basis of several dc transform and discusses the working principle of the full bridge converter, analyzes the phase shifting control mode transformation process, finally introduces in detail the design process and working contents, the topology structure parameter calculation and selection of the components in. Finally, using MATLAB/simulink simulation, developed a 165-245.2v input, 9-16v, 80A, 1000W output DC/DC power conversion circuit, real simulation to achieve its conversion function, verify the correctness of theoretical analysis.
Keywords: converter, switching power supply, phase shift control, full bridge converter

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究目的及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3 本文主要研究内容 2

第2章 拓扑原理概述及方案设计 3

2.1 DC/DC基本变换电路 3

2.2 全桥变换器原理 7

2.3 全波整流器原理 9

2.4 全桥变换器的软开关技术 10

2.5 移相控制ZVS PWM全桥变换器 11

2.5.1 ZVS PWM全桥变换器工作原理 11

2.5.2移相控制 ZVS PWM全桥变换器的实现条件 15

第3章 变换器硬件设计 18

3.1 全桥变换器设计指标 18

3.2 工作频率的设定 18

3.3 高频变压器的设计 18

3.4输出滤波电感的设计 21

3.5 输出滤波电容的设计 22

3.6 谐振电感的设计 23

3.7 功率开关管的选型 24

3.7.1 变压器原边功率管的选择 24

3.7.2 变压器副边整流管的选择 25

3.8控制及驱动电路的设计 25

3.8.1 UC3875芯片简介 25

3.8.2 控制电路设计及参数设计 26

3.8.3 驱动电路 28

第4章 主电路仿真及结果分析 29

4.1仿真模型搭建 29

4.2 全文总结 31

4.3进一步展望 31

参考文献 32

致 谢 33

第1章 绪论

1.1研究目的及意义

随着传统汽车工业的持续发展，燃油汽车愈来愈普及到平常生活当中，但电动汽车给人们我们的生活带来诸多方便的同时，也已然成为环境污染的主要源头。工业发展导致地球资源的快速消耗，不可持续性地过度消耗能源也使各类汽车尾气、工厂废气的排放增加，加剧了环境污染，导致温室效应并引发了一系列全球性的危机，这让世界各国不得不重视起节能环保的问题。发展电动汽车具备显著的节能减排和环保优势，推广应用电动汽车有利于减缓环境污染和解决石油危机，保障国家能源安全，对实现社会经济的可持续发展具有重要意义^[1]。美国、日本和欧洲等发达国家纷纷制定了自己的电动汽车产业政策，推行电动汽车产业化发展。我国政府积极引导和鼓励国内电动汽车产业的发展，目前，电动汽车凭借节能和环保的优势，逐渐成为各大车企投资研发的热点，全球电动汽车市场规模正在逐渐扩大，电动汽车以及相关技术产业获得了很大发展^[2]。

自电力电子技术运用到电动汽车领域以来，由于电力电子技术近年来发展迅猛，电动汽车关键技术也随之不断得到突破，但同时现有设备的重量、体积、效率与可靠性已经无法满足需求，开关电源性能亟待有大的突破^[3]，为了满足这些要求，软开关等技术由此而生^[4]，许多学着先后研究出了谐振变换电路、准谐振变换电路以及多谐振变换电路，它们实现了功率开关管的零电压开关（ZVS）或者零电流开关（ZCS），开关管的功率损耗大大减小，变换器的变换效率也得到了提高^[5]，同时提升了开关管的工作频率，减小了元器件的体积和重量，使得应用范围更广，应用场合更多。