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研究生: 陳晏笙
Yen-Sheng Chen
論文名稱: 可提供瞬時高功率之全橋相移轉換器
A Full-Bridge Phase-Shift Converter with Short-Duty Peak Power Capability
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
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: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 82
中文關鍵詞: 全橋相移式轉換器瞬時高功率脈波相位調變脈波頻率調變
外文關鍵詞: Full-bridge phase-shift converter, peak power, pulse phase modulation, pulse frequency modulation
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  • 本論文主要研製一台可提供瞬時高功率之全橋相移轉換器,保有正常工作下的效率表現,並且可在瞬間提供1.8倍滿載功率。設計策略為在傳統全橋相移轉換器中加入變頻電路,在正常工作狀態下,控制方式仍以脈波相位調變(Pulse Phase Modulation, PPM)進行;在提供瞬時高功率的狀況下,控制信號相移角度達到最小,同時改以脈波頻率調變(Pulse Frequency Modulation, PFM)的控制方式。藉由降低操作頻率,爭取更大的有效責任週期範圍以穩定輸出電壓。同時建立全橋相移直流信號等效模型,從中推導直流信號轉移函數,藉由數學運算詳細分析降頻對全橋相移轉換器所提升的增益影響。最後建立一套設計流程,方便設計各種規格之可提供瞬時高功率全橋相移轉換器。


    The objective of this thesis is to design and implement a full-bridge phase-shift (FBPS) converter with short-duty peak power capability. The converter is capable of providing 1.8 times the full-load power in a brief instant, with no deteriorative effect on the efficiency during normal operation. This is accomplished by incorporating a variable frequency controller into the conventional FBPS converter. During normal operation, pulse phase modulation (PPM) control is used. While it is required to deliver the peak power, the phase angle is kept at a minimal value and pulse frequency modulation (PFM) control is utilized instead. By reducing the operating frequency, the effective duty cycle for regulation of output voltage is maximized. At the same time, we have established the DC-signal equivalent model and derived its transfer function to analyze the relationship between operating frequency and voltage gain. Finally, a design procedure is formulated in order to simplify the design for other similar converters in the future.

    目錄 摘要 1 Abstract 2 誌謝 3 目錄 4 圖索引 5 表索引 8 第一章 緒論 9 1.1研究背景 9 1.2研究目的 10 1.3論文編排方式 11 第二章 全橋相移式零電壓切換轉換器架構與原理 11 2.1全橋相移式零電壓切換轉換器主架構介紹 12 2.2全橋相移式零電壓切換轉換器之二次側整流電路 13 2.3全橋相移式零電壓切換轉換器之控制電路介紹 15 2.4主電路轉換狀態區間動作原理分析 17 2.4.1能量傳送區間(to~t1) 17 2.4.2第一諧振區間(t1~t2) 18 2.4.3線性放電區間 (t2~t3) 20 2.4.4第二諧振區間 (t3~t4) 21 2.4.5換流區間 (t4~t5) 23 2.5零電壓切換條件分析 24 2.6有效責任週期分析 26 第三章 全橋相移轉換器之直流等效模型與轉移函數 27 3.1建立全橋相移轉換器直流等效模型 28 3.2導入有效責任週期影響 36 3.3推導直流信號轉移函數 39 3.4降頻所能提升增益分析 39 第四章 設計考量與實例 43 4.1提供瞬時高功率之全橋相移轉換器設計流程 43 4.2制定電路規格 45 4.3控制IC UC3879介紹 46 4.4切換功率晶體的選擇 48 4.5主變壓器設計 49 4.6輸出整流濾波電路設計 52 4.7諧振電感與阻隔電容之設計 56 4.8量測磁性元件及開關元件上的阻抗 58 4.9由直流信號轉移函式推導變頻範圍 59 4.10加入變頻電路設計 62 第五章 實驗數據與實驗結果 65 5.1電路規格與瞬時抽載條件 65 5.2未加入變頻電路實際抽載波形 66 5.3加入變頻電路實際抽載波形 68 5.4電路效率量測與實測波形 70 第六章 結論與未來展望 74 6.1結論 74 6.2未來展望 75 參考文獻 76

    [1] J. H. Kim, D. Y. Lee, H. S. Chio, and B. H. Cho, “High performance boost PFP (power factor pre-regulator) with an improved ZVT (zero voltage transition) converter,” IEEE APEC, vol. 1, pp. 337-342, Mar. 2001.
    [2] C. M. Wang, “A new family of zero-current-switching (ZCS) PWM converter,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 4, pp. 1117-1125, Aug. 2005.
    [3] F. C. Lee, “High-frequency quasi-resonant and multi-resonant converter technologies,” IEEE IECON '88, pp. 509-521, 1988.
    [4] 鄭振東,新型柔性切換式電源技術入門,全華科技圖書股份有限公司,2003年。
    [5] 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,2003年。
    [6] 謝明琮,適合全範圍操作之全橋相移式串聯諧振直流/直流轉換器研製,國立台灣科技大學電子工程系研究所碩士論文,2007年。
    [7] 林正宏,1kW全橋相移式升壓型零電壓切換轉換器之研製,國立台灣科技大學電子工程系研究所碩士論文,2010年。
    [8] 張又中,具高效率與優異維持時間特性全橋相移式零電壓切換轉換器之研製,國立台灣科技大學電子工程系研究所碩士論文,2011年。
    [9] G. C. Hsieh, J. C. Li, and M. H. Liaw, “A study on full-bridge zero-voltage-switched PWM converter: design and experimentation,” IEEE IECON '93, pp. 1281-1285, Nov. 1993.
    [10] B. R. Lin, K. Huang, and D. Wang, “Analysis and implementation of full bridge converter with current doubler rectifier,” IEE Proc. Electric Power Applications, vol. 152, no. 5, pp. 1193-1202, Sept. 2005.
    [11] J. A. Sabate, V. Vlatkovic, R. B. Ridley, F. C. Lee, and B. H. Cho, “Design considerations for high-voltage-switched PWM converter,” IEEE APEC’ 90, pp. 275-284, 1990.
    [12] V. Vlatkovic, J. A. Savatc, R. B. Ridley, F. C. Lee, and B. H. Cho, “Small-signal analysis of the phase-shifted PWM converter,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 7, no. 1, pp. 28-35, 1992.
    [13] J. G. Cho, J. A. Sabate, G. Hua, and F. C. Lee, “Zero-voltage and zero-current-switching full bridge PWM converter for high-power applications,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 11, no. 4, pp. 622-628, July 1996.
    [14] Texas Instruments, “UC3879 Phase-shift resonant controller,” Datasheet, 1999.
    [15] Application Note U-154, “The new UC3879 phase-shifted PWM controller simplifies the design of zero voltage transition full-bridge converters” by Laszio Balogh.
    [16] A. I. Pressman, Switching Power Supply Design. McGrawHiLL, 2005.
    [17] TDK, “TDK power ferrite material PC47, PC90 and PC95” by MH&W International Corp.
    [18] EPARC,電力電子學綜論,全華科技圖書股份有限公司,2006年。
    [19] 梁適安,交換式電源供應器之理論與實務設計,全華科技圖書股份有限公司,2004年。
    [20] N. Mohan, T. M. Undeland, and W. P. Robbins, Power Electronics: Converters, Applications and Design. 3rd Edition, John Wiley & Sons, 2003.

    無法下載圖示 全文公開日期 2019/07/14 (校內網路)
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