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研究生: 林士珉
Shih-Min Lin
論文名稱: 具寬範圍輸出電壓之全橋轉換器研製
Study and Implementation of a Full-Bridge Converter with Wide Output Voltage Range
指導教授: 邱煌仁
Huang-Jen Chiu
林景源
Jing-Yuan Lin
口試委員: 謝耀慶
Yao-Ching Hsieh
邱煌仁
Huang-Jen Chiu
林景源
Jing-Yuan Lin
黃仁宏
Peter Huang
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: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 73
中文關鍵詞: 全橋轉換器零電壓切換寬範圍輸出電壓交流開關
外文關鍵詞: Full-bridge converters, ZVS, Wide output voltage range, AC switch
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本論文主要探討全橋轉換器在寬輸出電壓範圍應用所面臨的問題,將介紹傳統硬切式全橋與全橋相移式轉換器各自之動作原理分析,並探討以上兩種架構應用在全橋升/降壓型轉換器時,因變壓器匝比的提高,其寄生元件對電路所產生的影響。
本論文提出一具交流開關二次側整流全橋轉換器,以全橋轉換器為基礎架構,使用兩組次級側整流繞組,將其輸出串聯來增加輸出電壓,並透過交流開關之工作週期調整,將兩組輸出電感儲能時間錯開,以降低初級側之電流峰值。當全橋初級側於死區時間時,因交流開關限制了飛輪狀態的發生,使變壓器之跨壓不會被箝位在零伏,所以激磁感上的能量可將初級側功率開關之寄生電容能量釋放到零,達到零電壓切換之功能。
架構的部分,本論文採用兩組中心抽頭式整流繞組並將其串聯輸出,其整流二極體使用交流開關取代,並增加一續流二極體以提供輸出電感之續流路徑,在交流開關之工作週期調整下,最後實現輸入電壓380 V,輸出電壓範圍150 V至500 V,輸出功率600 W,切換頻率80 kHz之全橋轉換器,其轉換效率在滿載情形下最高可達95%以上。


This thesis mainly discusses the problems faced by full-bridge converters in the application of wide output voltage range. The action principle analysis of the traditional hard-switching full-bridge and full-bridge phase-shift converters will be introduced. And to explore the effect of the parasitic components on the circuit when the above two architectures are applied in a full-bridge boost/buck converter.
This thesis proposes a full-bridge converter that used the AC switch for secondary side rectification. Using two windings of secondary-side rectifying and connect their outputs in series to increase the output voltage. Through the duty cycle adjustment of the AC switch, the energy storage time of the two sets of output inductors is staggered to reduce the current peak of the primary side. When the primary side of the full bridge is in the dead time, the freewheeling is limited by the AC switch. Therefore, the voltage across the transformer will not be clamped at zero volts, so the energy on the magnetizing inductance can release the parasitic capacitance energy of the primary side power switch to zero, achieving zero voltage switching.
In the architecture part, this paper uses two sets of center-tapped rectifying windings and outputs them in series, and the rectifying diodes are replaced by AC switches. And adding a freewheeling diode to provide a freewheeling path for the output inductor. Finally, the circuit achieves an input voltage of 380 V, an output voltage range of 150 V to 500 V, an output power of 600 W, a full-bridge converter with a switching frequency of 80 kHz, and an efficiency is up to 95% at full load.

摘 要 i Abstract iv 誌 謝 v 目 錄 vii 圖索引 ix 表索引 xii 第一章 緒論 1 1.1研究動機與目的 1 1.2章節大綱 2 第二章 全橋轉換器架構介紹 3 2.1傳統硬切式全橋轉換器 3 2.1.1動作區間介紹 3 2.1.2元件損耗分析 7 2.2全橋相移式轉換器 10 2.2.1動作區間介紹 10 2.2.2元件損耗分析 15 2.3全橋轉換器寬輸出電壓範圍應用之問題討論 15 2.3.1 變壓器圈數比對元件應力之影響 16 2.3.2 變壓器雜散元件對電路之影響 17 2.3.3 具多繞組變壓器之全橋轉換器 17 2.3.4隔離型升降壓轉換器 19 第三章 具交流開關二次側整流全橋轉換器之分析 20 3.1電路架構介紹 20 3.2電路動作區間分析 21 3.3元件損耗分析與比較 35 第四章 電路實作設計 37 4.1電路參數設計 37 4.2磁性元件選擇 37 4.2.1鐵芯選擇 37 4.2.2變壓器繞組圈數計算 39 4.2.3繞線線徑選擇 39 4.2.4電感匝數計算 40 4.3功率元件開關選擇 41 4.4數位信號控制之設計 42 4.4.1數位信號處理器簡介 42 4.4.2訊號控制與設計 42 第五章 模擬與實驗結果 45 5.1電路模擬與實作 45 5.1.1模擬波形 45 5.1.2實驗波形 48 5.2實驗結果討論 56 第六章 結論與未來展望 58 6.1結論 58 6.2未來展望 58 參考文獻 59

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無法下載圖示 全文公開日期 2024/08/25 (校內網路)
全文公開日期 2024/08/25 (校外網路)
全文公開日期 2024/08/25 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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