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研究生: 謝岳成
Yueh-cheng Hsieh
論文名稱: 600瓦伺服器電源供應器之研製
Study and Implementation for a 600 W Server Power
指導教授: 羅有綱
Yu-Kang Lo
邱煌仁
Huang-Jen Chiu
口試委員: 林景源
Jing-Yuan Lin
林忠義
Zhong-yi Lin
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電子工程系
Department of Electronic and Computer Engineering
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 91
中文關鍵詞: 功率因數修正器全橋相移轉換器零電壓切換比例積分控制器平均電流控制模式
外文關鍵詞: phase-shifted full-bridge
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本論文旨在研製一以數位訊號處理器為主體架構的伺服器電源供應器,整體架構前級為主動式功率因數修正器並以昇壓型轉換器做為電路架構,在後級部分使用具同步整流之全橋相移零電壓切換轉換器為電路架構。相較於類比控制電源供應器,數位電源具備可控性高、程式化具彈性、高可靠度,不易隨溫度變化影響等優點。因此,在本文中使用數位比例積分控制器做為回授補償控制器。最後使用德州儀器TMS320F28035數位訊號處理器,設計並實作一台600W 伺服器電源供應器,其輸入交流電壓為AC 90~270V;輸出電壓為12V;輸出電流為50A。輸入功率因數均高於0.9,輸入電流諧波可滿足IEC 61000-3-2 Class D規範要求。透過實驗結果,驗證所提出架構之可行性。


This thesis presents the design and implementation of a DSP-Based server power. For front-stage, a boost converter is used for active power factor correction, whereas a phase-shifted full-bridge converter with synchronous rectification is used for DC-DC stage. Compared with the analog control power supplies, the studied digital power can be able to implement complicated control methods with flexible programmability, higher reliability, better noise and temperature immunity. Therefore, this thesis proposes a digital Proportional-Integral (PI) controller for feedback compensation and analyzes the small-signal model. Finally, a digital signal processor (DSP) chip Texas Instruments TMS320F28035 is applied to realize the digital controller for a 600W prototype circuit with AC 90~270V input voltage, 12V output voltage and 50A output current. The input power factor (PF) can be higher than 0.9 and the input current harmonics can comply with IEC 61000-3-2 Class D standard. The experimental results are shown to verify the feasibility of the proposed schemes.

AbstractI 摘要II 誌謝III 目錄IV 表目錄VI 圖目錄VII 第一章 緒論1 1.1 研究動機1 1.2 研究內容2 1.3 論文內容大綱3 第二章 功率因數修正器5 2.1功率因數的定義5 2.2昇壓型功率因數修正電路結構11 2.3功率因數修正電路的控制模式13 第三章 全僑相移零電壓切換轉換器15 3.1硬性切換與軟性切換的介紹15 3.2硬性切換與軟性切換的電壓與電流軌跡圖17 3.3二次側整流電路18 3.4全橋相移零電壓切換轉換器的主要架構20 3.5 主電路各區間的動作分析21 3.6全橋相移同步整流電路29 第四章 數位控制器介紹31 4.1數位信號處理器 TMS320F2803531 4.2 流程圖32 4.2.1 全橋相移的電壓補償副程式流程圖34 4.3雙線性近似的PI補償器36 4.4 Aliasing 效應37 4.5抗Aliasing效應濾波器電路設計39 4.6電壓回授取樣電路40 4.7靴帶驅動電路41 第五章 電路設計與實作43 5.1昇壓型功率因數修正器電路設計43 5.1.1昇壓型功率因數修正器的功率級元件設計45 5.2全橋相移電路的設計與實現48 5.2.1全橋相移轉換器的設計49 5.2.2同步整流電路的元件選用52 5.2.3數位控制全橋相移電路設計53 5.3返馳式轉換器電路設計55 5.3.1控制IC TNY280介紹56 5.3.2 返馳式電路的功率級元件設計56 第六章 實驗波形與數據60 6.1功率因數修正器量測結果60 6.2全橋相移轉換器量測結果65 6.3 返馳式轉換器電路量測結果70 第七章 結論與未來展望74 7.1總結74 7.2未來展望74 參考文獻76

[1]Energy Star, 2008: http://www.energystar.gov/
[2]Power Integrations, Inc, “TinySwitch Flyback Design Methodology,” Application Note AN-23, Jul. 1999.
[3]B. P. Divakar, and D. Suanto, “A New Boost Power Factor Pre-Regulator,”IEEE Proc. PEDS’99, vol. 2, pp. 915-920, 1999.
[4]宋自恆、林慶仁,「功率因數修正器之原理與常用元件規格」,新電子科技雜誌217期,民國93年4月。
[5]梁適安,「交換式電源供給器之理論與實務設計」,全華圖書,民國95年。
[6]G. C. Chryssis著,梁適安譯,「高頻交換式電源供應器」,全華圖書,民國84年。
[7]G. Hua and F. C. Lee, “Soft-Switching PWM Techniques and Their Applications,” in Proc. EPE’93, pp. 87-92, 1993.
[8]J. G. Cho, J. A. Sabate, and F. C. Lee, “Novel Full Bridge Zero-Voltage-Transition PWM DC/DC Converter for High Power Applications,” IEEE APEC, pp. 143-149, 1994.
[9]G. C. Hsieh, J. C. Li, and M. H. Liaw, “A Study on Full-Bridge Zero-Voltage-Switched PWM Converter: Design and Experimentation,” in Proc. IEEE IECON’93, pp. 1281-1285, 1993.
[10]林景源,「適用於大範圍負載變化之電源供應器研製」,國立台灣科技大學電子工程系研究所碩士論文,民國93年。
[11]江炫樟譯,「電力電子學」,台灣,全華圖書,民國93年。
[12]F. C. Lee, “High-Frequency Quasi-Resonant and Multi-Resonant Converter Technologies,” in Proc. IEEE IECON, 1988, pp. 509-521.
[13]B. R. Lin, K. Huang and D. Wang, “Analysis and Implementation of Full Bridge Converter with Current Doubler Rectifier,” IEE Proc. of Electric Power Applications, vol. 152, no. 5, pp. 1193–1202, Sep. 2005.
[14]Texas Instruments, “TMS320F28030, TMS320F28031, TMS320F28032, TMS320F28033, TMS320F28034, TMS320C28035, and TMS320F2803xDSPs Data Manual,” Datasheet, 2010.
[15]B. C. Kuo and F. Golnaraghi, “Automatic Control Systems,” John Wiley & Sons Inc., 9rd Edition, 2010.
[16]V. Bob’al, J. B‥ohm, J. Fessl, and J. Mach’aˇcek, “Digital Self-tuning Controllers: Algorithms, Implementation and Applications,” Springer, Inc., 2005.
[17]曾仲熙,「控制器設計與模擬範例」,東華書局,民國99年。
[18]A. V. Oppenheim and R. W. Schafer, “Discrete-Time Signal Processing,” Prentice Hall, Inc., 1999.
[19]Hewlett Packard, “2.0 Amp Output Current IGBT Gate Drive Optocoupler,” Datasheet, 2005.
[20]Texas Instruments Incorporated, “UC3854 High Power FactorPreregulator” 1999.
[21]Ferroxcube, “ETD Cores and Accessories,” Datasheet, 2004.
[22]J. H. Cho, H. W. Seong, S. M. Jung, J. S. Park, G. W. Moon, and M. J. Youn, “Implementation of Digitally Controlled Phase Shift Full Bridge Converter for Server Power Supply,” IEEE Applied Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), Nov. 2010, pp. 802- 809.
[23]G. F. Franklin and J. D. Powell, “Digital Control of Dynamic Systems,” Addision-Wesley Publishing Company, 1998, pp: 189-204.
[24]Power Integrations, “TNY274-280 TinySwitch-III Family Energy Efficient, Off-Line Switcher with Enhanced Flexibility and Extended Power Range,” Data Sheet, Feb. 2006.
[25]楊德鴻,「600瓦數位式伺服器電源供應器研製」,碩士論文,國立台灣科技大學,2012年。

無法下載圖示 全文公開日期 2018/02/04 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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