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研究生: 葉孟竺
Meng-jhu Ye
論文名稱: 符合80 Plus規範之1 kW備援式伺服器電源供應器研製
Study and Implementation of a 1-kW Redundant Server Power Supply Satisfying 80 Plus Regulations
指導教授: 羅有綱
Yu-kang Lo
口試委員: 劉益華
Yi-Hua Liu
歐勝源
Sheng-yuan Ou
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: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 122
中文關鍵詞: 功率因數修正全橋串聯諧振式轉換器均流同步整流熱插拔
外文關鍵詞: current sharing, full-bridge series resonant converter, Power factor correction, synchronous rectification, hot-swappable
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  • 本論文針對1 kW伺服器電源供應器之各種關鍵技術進行研究,由於伺服器電源特別著重於安全性,因此電路設計以2台並聯作為備用電源,同時必須具有均流、熱插拔、過電壓、過電流以及定電流保護。
    主動功率因數修正選用德州儀器公司生產之UCC28070,其特點為電流連續導通兩相交錯式控制,優點有傳導損失較低、電感電流漣波的抵消等等,適合應用於大功率之場合。
    直流/直流轉換模組採用全橋串聯諧振電路做為主要架構,本論文以高效率與小型化為設計目標,因此選用IR1167實現同步整流提高效率,也使用單變壓器縮小體積。在LLC控制電路方面選用德州儀器的UCC25600,直流/直流轉換模組體積約為15.6cm×9.9cm×4.2cm(長×寬×高) 。
    前級主動功率因數修正電路規格為交流輸入115 V~230 V,輸出為400 V,瓦數1200 W;後級直流/直流電路為輸入400 V,輸出12 V,瓦數1000 W,其整機效率在高低壓都可達到85% (20%負載)、89% (50%負載)、85% (100% 負載)之80 Plus銀牌規範。

    關鍵字:功率因數修正、全橋串聯諧振式轉換器、均流、同步整流、熱插拔。


    This thesis focuses on the study and implementation of key technologies for a 1-kW server power supply. Since the safety is mandatory in the server power supply design, two identical modules with redundant feature are parallelled. In addition, functions such as current sharing, hot swap, current-limiting, over-voltage and over-current protections are realized. The UCC28070, a continuous-conduction-mode (CCM) IC for interleaved two-phase operations, is adopted as the controller for the active power factor corrector (PFC). The advantages of lower conduction loss and inductor current ripple make it suitable for high-power applications. The DC/DC stage is a full-bridge series resonant converter with high efficiency and power density, controlled by the UCC25600. Sencondary synchronous rectification is fulfilled with IR1167 to further reduce the conduction loss. Also a single transformer is used to cut down the circuit volumn. The dimensions of the implemented DC/DC module is 15.6 cm × 9.9 cm × 4.2 cm (L×W×H).
    The specifications of the front-stage PFC are listed as follows. The input voltage is 115 V ~ 230 V, the output voltage is 400 V, and the output power is 1200 W. For the DC/DC converter, the input voltage is 400 V, the output voltage is 12 V, and the output power is 1000 W. The overall efficiencies at high- and low-line inputs and at different load levels satisfy the requirements of 80 Plus Silver certifications (85% at 20%-load, 89% at 50%-load and 85% at 100%-load.)
    Keywords: Power factor correction, full-bridge series resonant converter, current sharing, synchronous rectification, hot-swappable

    摘要……………………………………………………………………i Abstract………………………………………………………………ii 誌謝……………………………………………………………………iii 目錄……………………………………………………………………iv 圖索引…………………………………………………………………vii 表索引……………………………………………………………….xii 符號索引…………………………………………………………….xiii 第一章 緒論 1 1.1研究動機與目的 1 1.2內容大綱 2 第二章 功率因數修正原理 4 2.1功率因數修正器之架構 4 2.2升壓型功率因數修正器之原理 5 2.3乘法器控制法 7 2.4多相式升壓型轉換器理論分析 11 2.5雙相交錯式升壓型轉換器電路分析 13 2.6雙相交錯式升壓型轉換器動作時序分析 15 第三章 串聯諧振式轉換器原理與簡介 19 3.1零電壓切換與零電流切換 19 3.2串聯諧振式轉換器 20 3.3 LLC串聯諧振式轉換器 22 3.4避免LLC串聯諧振電路操作於ZCS 26 3.5全橋串聯諧振式轉換器 29 3.5.1全橋串聯諧振式轉換器動作狀態分析 29 3.5.2全橋LLC串聯諧振式轉換器於Region-2 39 第四章 同步整流應用於諧振電路 45 4.1同步整流基本原理 45 4.2同步整流應用於LLC串聯諧振電路 47 4.3 IR1167之同步整流訊號 48 4.4同步整流與LLC SRC參數設計之關係 50 4.5同步整流與二極體整流之設計法則 55 第五章 並聯均流架構原理與設計 64 5.1前言 64 5.2自動主僕式原理及設計 64 5.2.1自動主僕式均流電路實現與設計 65 5.2.2自動主僕式均流參數設計 67 5.3熱插拔技術 68 5.3.1 ORing MOSFET控制 69 第六章 電路實例設計與考量 70 6.1雙相交錯式升壓型功率因數修正器設計 70 6.1.1儲能電感設計 71 6.1.2輸出電容設計 72 6.1.3功率開關選擇 72 6.1.4比流器與取樣電阻設計 73 6.1.5峰值電流限制設計 73 6.1.6工作頻率與最大責任週期的選擇 73 6.1.7回授電路設計 73 6.1.8軟啟動時間設計 76 6.1.9抖頻減小EMI設計 76 6.2全橋LLC串聯諧振轉換器電路設計 76 6.2.1切換元件選擇 77 6.2.2 LC諧振槽設計考量 77 6.2.3輸出整流電路 78 6.2.4變壓器設計 79 6.2.5 UCC25600設計 80 6.2.6 IR1167設計 81 6.2.7熱插拔控制IC TPS2412參數設計 83 第七章 實驗數據與波形 85 7.1功率修正器之波形與數據 85 7.2全橋LLC SRC之波形與數據 88 7.3軟啟動和輸出漣波之波形 90 7.3.1軟啟動波形 90 7.3.2輸出漣波波形 91 7.4均流波形 93 7.5整機電路數據 96 第八章 總結與未來展望 98 8.1總結 98 8.2未來展望 99 參考文獻 100

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    無法下載圖示 全文公開日期 2015/01/22 (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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