半桥式DC-DC变换器的系统精品.pdfVIP

半桥式DC-DC 变换器的系统设计 摘 要 近年来，随着电力电子器件、控制理论的发展和人们对电源性能要求的提高， 电力电子技术引起了学者们的广泛关注。目前一些发达国家正逐渐把电力变换技术广 泛应用于民用工业领域，我国在这一领域的研究起步较晚，但随着国民经济的发展， 适合于不同要求的各种变换器越来越引起科研人员的关注。 本文通过对Buck 变换器的电路结构和工作原理进行分析，设计出一种半桥式 DC-DC变换器，并采用闭环控制方法，将恒定的400V直流输入变为稳定5V的直流输 出，保证了系统的供电性能。最后利用Matlab工具对所设计的电路进行仿真,仿真结果 验证了所设计系统的有效性。半桥式DC-DC变换器由于电路结构简单，功率器件少且 功率管上受到的电压应力小，在中小功率场合得到了较为广泛的应用。本文为进一步 研究和开发相关产品提供借鉴。 关键词：Buck ；半桥；DC-DC ；MATLAB 目 录 1 绪 论 1 1.1 研究背景 1 1.2 变换器简介 错误！未定义书签。 1.3 本文研究的内容 2 2 半桥式DC-DC 变换器的工作原理 2 2.1 半桥式DC-DC 变换器的基本电路图及工作原理 2 2.2 BUCK 变换器 错误！未定义书签。 2.2.1 线路组成 错误！未定义书签。 2.2.2 工作原理 错误！未定义书签。 2.3 带变压隔离器的DC-DC 变换器拓扑 错误！未定义书签。 3 半桥式DC-DC 变换器的系统设计 6 3.1 电路参数的计算与选取 6 3.2 闭环的控制方法与实现 14 3.2.1 PWM 的调制方法 14 3.2.2 PID 控制器 15 3.2.3 PID 控制器的参数整定 17 3.2.4 闭环控制方法与实现 17 4 MATLAB/SIMULINK 仿真 19 4.1 MATLAB /SIMULINK 19 4.2 半桥DC-DC 变换器系统仿真模型的建立 19 4.3.1 开关管控制脉冲仿真模块的建立 20 4.3.2 实际系统仿真模块的搭建 26 结束语 30 参考文献 31 致 谢 错误！未定义书签。 1 绪 论 1.1 研究背景 随着科技的发展，在人们的日常生活中，电力已成为与生产生活息息相关的一部 分，在各个场合，人们都需要各式各样的电力来为其服务，然而并不是所有的电力都 能在一开始就能满足需要，于是就要求有电力变换的过程。 直流-直流变换器（DC-DC ）作为一种应用广泛变换器广泛应用于远程及数据通讯、 计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济的各 行各业。按额定功率的大小来划分，DC-DC 可分为750W 以上、750W～1W 和1W 以 下3 大类。进入20 世纪90 年代，DC-DC 变换器在低功率范围内的增长率大幅度提高， 其中6W～25W DC-DC 变换器的增长率最高，这是因为它们大量用于直流测量和测试 设备、计算机显示系统、计算机和军事通讯系统。由于微处理器的高速化，DC-DC 变 换器由低功率向中功率方向发展是必然的趋势，所以251W～750W 的DC-DC 变换器 的增长率也是较快的，这主要是它用于服务性的医疗和实验设备、工业控制设备、远 程通讯设备、多路通信及发送设备，DC-DC 变换器在远程和数字通讯领域有着广阔的 应用前景。 DC-DC 变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，这种技术被广泛应 用于无轨电车、地铁、列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制具有加速平 稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约 20 ％～30 ％的电能。直流斩波器不仅能起到调压的作用(开关电源)，同时还能起到有效 抑制电网侧谐波电流噪声的作用。 DC/DC 变换器现已商品化，模块采用高频PWM 技术，开关频率在500kHz 左右, 功率密度为0.31W/cm3～1.22W/cm3。随着大规模集成电路的发展，要求电源模块实现 小型化，因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构。目前，已有一些公司 研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块，功率密度有较大幅度 的提高。 电子产业的迅速发展极大地推动了开关电源的发展。高频小型化的开关电源及其