变换器范文10篇

1电路分析

电路图如图1所示。在稳态工作条件下，为了简化分析，假设所有开关器件都是理想的；漏感Lr远小于励磁电感Lm；L2为变压器副边等效电感；电路工作在CCM模式。

电路共有4个工作模式，工作过程如图2所示。

——模式1[t0－t1]在S1和S2开通后的t0时刻，输入直流电压Uin作用于Lr和Lm上，D1和D2关断，漏感电流iLr线性上升，则有

iLr(t)=iLr(t0)＋[Uin/Lr+Lm](t－t0)（1）

D1和D2承受反压为Uin，而D3承受反压为Uo＋(N2/N1)Uin，iL2=0，由滤波电容C向负载供电。

摘要：提出了一种新颖的零电流零电压开关（ZCZVS）PWM全桥变换器，通过增加一个辅助电路的方法实现了变换器的软开关。与以往的ZCZVSPWM全桥变换器相比，所提出的新颖变换器具有电路结构简单、整机效率高以及电流环自适应调整等优点，这使得它特别适合高压大功率的应用场合。详细分析了该变换器的工作原理及电路设计，并在一台功率为4kW，工作频率为80kHz的通信用开关电源装置上得到了实验验证。

关键词：全桥变换器；零电压开关；零电流开关；软开关；脉宽调制

引言

移相全桥零电压PWM软开关（PSFBZVS）变换器与移相全桥零电压零电流PWM软开关（PSFBZVZCS）变换器是目前国内外电源界研究的热门课题，并已得到了广泛的应用。在中小功率的场合，功率器件一般选用MOSFET，这是因为MOSFET的开关速度快，可以提高开关频率，采用ZVS方式，就可将开关损耗减小到较为理想的程度[1]。而在高压大功率的场合，IGBT更为合适。但IGBT的最大的缺点是具有较大的开关损耗，尤其是由于IGBT的“拖尾电流”特性，使得它即使工作在零电压情况下，关断损耗仍然较大，要想在ZVS方式下减少关断损耗，则必须加大IGBT的并联电容。然而由于轻载时ZVS很难实现（滞后臂的ZVS更难实现），因此ZVS方案对于IGBT来说并不理想。若采用常规的移相全桥软开关变换器，其优点是显而易见的，即功率开关器件电压、电流额定值小，功率变压器利用率高等，但是它们却也存在着各种各样的缺点：有的难以适用于大功率场合；有的要求很小的漏感；有的电路较为复杂且成本很高[2][3][4][5][6]。

本文提出了一种新颖的ZVZCSPWM全桥变换器，它能有效地改进以往所提出的ZVZCSPWM全桥变换器的不足。这种变换器是在常规零电压PWM全桥变换器的次级增加了一个辅助电路，此辅助电路的优点在于没有有损元件和有源开关，且结构简单。次级整流二极管的电压应力与传统PWM全桥变换器相等，而ZCS具有最小的环路电流值。电流环能够根据负载的变化情况自动进行调整，从而保证了负载在较大范围内变化时变换器同样具有较高的效率。

1工作原理

摘要：以半可控整流器桥路(HCRB)为基础的STIL02浪涌电流限制器克服了NTC热敏电阻在热态重启时浪涌限流功能变差以及热态功耗较大的缺点，因而是一款优质高效的新型浪涌电流限制器。文中介绍了STIL02临界模式PFC升压预调整器中的应用，同时给出了其应用电路。

关键词：浪涌电流；限流器件；STIL02；PFC应用

在脱线变换器启动期间，因对大容量电容器充电会产生一个大电流。这个大电流比系统正常电流大几倍乃至几十倍(即所谓浪涌电流)，而这可能使AC线路的电压降落，从而影响连接在同一AC线路上的所有设备的运行，有时会烧断保险丝和整流二极管等元件。因此，必须对其加以限制。

限制浪涌电流的最简单方法是在系统AC线路输入端串联一只NTC热敏电阻。由于在冷启动时，NTC热敏电阻呈现高阻抗，因而将使涌入电流得到限制。而当电流的热效应使NTC热敏元件的温度升高，NTC阻值急剧下降时，对系统的电流限制作用会较小。同时，由于NTC热敏电阻在热态下的阻抗并不是零，故会产生功率损耗，从而影响系统的运行效率。还有一个问题是NTC热敏电阻在热态下重新启动时，对浪涌电流起不到限制作用。为此，可在系统启动之后，利用SCR等元件将NTC热敏元件短路。

1基于HCRB的电流限制器STIL02

在传统浪涌电流限制电路中，HCRB被认为是较为先进的一种电路，其基本结构如图1所示。HCRB电路是在桥式整流器上部二极管D1、D2和限流电阻(Rinrush)之间并接两个SCRS(SCR1和CSR2)，以组成SCR／二极管混合桥路，从而在系统(PFC升压预变换器)启动期间使浪涌电流通过D1、D2和Rinrush并被Rinrush(NTC)限制。当大容量电容器完全充电后，AC电流通过触发的SCR1、SCR2和D3、D4整流而将D1、D2和Rinrush短路。

摘要：随着电压调整模块（VRM）输入容量的越来越大和动态要求的越来越严格，适应降压（AVP）控制在VRM中的应用被人们重新认识。本文对AVR控制策略的有源法和无源法进行了理论分析，并采用一种新式检测方法实现AVP控制，并通过比较实验证实了AVP控制方法的优越性。

关键词：电压调整模块降压控制有源法无源法

CPU和DSP对数据处理速度和容量的要求不断提高，对电源模块的供电要求也就相应地提高了，主要体现在电源的输出电流大小及其变化率和输出电压峰－峰值上。采取的措施有多通道buck电路拓扑和良好的控制方法，如V2控制法和滞回控制法等，这样可以改善电源的稳态和动态性能、提高电源效率。但是对于更低的输出电压、更大的电流动态变化率，不可避免地要采用更大容量、更低ESR的电容以减少瞬态电压峰－峰值。而大容量、低ESR电容增加了模块的成本，占用更大的空间，不利于提高功率密度。基于以上种种问题，采用AVP方法（如图1所示）使电源在满载时电压比所要求的最低电压高，在空载或轻载时输出电压比所要求的最高电压低，这样不仅有利于电源模块的热设计，而且动态过程电压工作在窗口电压内，输出电压峰－峰值小、恢复时间短。但是文献提出的方法较为复杂，使用专用的控制芯片导致开发成本增加，提出的方法在实际应用中电路效率较低。本文对AVP控制方法进行深入分析，归纳总结出各种AVP的实现方法，并提出了一种新颖高效的控制方法，用实验证明AVP方法的优越性。

1AVP控制有源法的分析

AVP有源控制为双环控制，其基本原理如图2所示。通过检测电感电流，根据降压要求相应调节输出电压的基准。输出电压跟随基准电压而实现AVP控制。图3为AVP有源控制的方块图，假设电流环增益为Ti，电压环增益为Tv，则：

Ti＝Av×FM×Gid×Ai（1）

摘要：推荐了一种谐振复位双开关正激型DC/DC变换器。它不仅克服了谐振复位单开关正激变换器开关电压应力大和变换效率低的缺点，而且具有占空比可以大于50％的优点。因此，该变换器可以应用于高输入电压、宽变化范围、高效率要求的场合。对该拓扑的工作原理和特性进行了详细的描述。最后通过实验证实了该拓扑的上述优点。

关键词：谐振复位;双开关;正激变换器

1概述

谐振复位单开关正激变换器，如图1所示，是一种结构比较简单、应用十分广泛的DC/DC变换器。它通过谐振电容Cr上的电压对变压器进行复位，该复位电压可以大于输入电压，因此，该变换器的占空比可以大于50％，适合于宽输入范围的场合。但和通常的单开关正激变换器一样，它的开关电压应力比较大，是输入电压的2倍左右，用于较高输入电压的场合有一定的困难。另外，每次开关S开通之前，Cr上电压为输入电压，在S开通时，不仅将S的寄生电容上的能量CossVin2/2消耗在开关上，同时也将Cr上的能量CrVin2/2消耗在S上。而Cr又是外并的谐振电容，其值可能远远大于开关的寄生电容，所以，可以认为该变换器的等效开关损耗大大增加，效率将会受到严重影响。

双开关正激变换器克服了主开关电压应力大的缺点，它每个开关的电压应力等于输入电压，是单开关正激的一半左右，适用于高压输入场合。而且双开关正激变换器是利用输入电压给变压器进行复位，结构上也比较简单，激磁能量和漏感能量回馈到输入侧，转换效率比较高。因此，这种双开关正激DC/DC拓扑被广泛地应用于工业界，不仅仅是高压输入场合。但是，这种双开关正激变换器有它的突出缺点，即只能工作在占空比小于50％的状态，所以，不适合用在变换范围非常宽的场合。

本文推荐了一种谐振复位双开关正激变换器，它综合了单开关谐振正激和双开关正激的优点，不仅可以工作在占空比大于50％的状态，而且又采用双开关结构，大大减小了开关的电压应力。因此，该变换器适用于高电压输入、宽变化范围的场合。

摘要：精确线性化方法是基于微分几何工具发展起来的非线性系统线性化解耦控制方法，通过对非线性系统进行精确线性化处理后变换成线性系统。电力电子开关变换器是一类典型的非线性系统，应用传统的线性控制理论来处理此类变换器，难以解决电力电子系统建模和控制问题。随着电力电子技术和控制理论的发展，精确线性化方法在电力电子系统中得到应用。首先，介绍精确线性化方法在电力电子开关变换器方面的应用。最后，提出了精确线性化方法在电力电子系统中的研究趋势。

关键词：非线性性控制；微分几何；状态反馈；精确线性化；电力电子系统

电力电子开关变换器，是一类典型的非线性系统。若将传统的线性控制理论应用到此类变换器，难以解决电力电子系统建模和控制问题，受到很大的局限性。随着电力电子技术和控制理论的发展，多种控制方法已经在电力电子系统中得到应用，包括变结构控制、精确线性化方法、单周控制、模糊控制、预测控制、自抗扰控制等。精确线性化的实现，是通过选择合适的微分同胚和非线性反馈，将仿射非线性系统变为线性系统。然后再根据对象控制的目标，采用相应的线性系统设计方法进行分析和设计。从而将复杂的非线性系统综合问题转化为线性系统的综合问题。基于微分几何理论的反馈线性化方法与传统的利用泰勒展开式进行局部线性化近似方法不同，在线性化过程中没有忽略任何高阶非线性项，因而这种线性化是整体的，具有更高的精确性。精确线性化包含无反馈线性化和反馈线性化，后者利用微分同胚和状态反馈把仿射非线性系统变换为可控的线性系统，实现非线性的精确对消，再利用线性系统理论进行系统综合。

1精确线性化方法在电力电子开关变换器中的应用

电力电子开关变换器，是非线性系统。传统的控制方法，采用线性PI控制技术。PI控制技术具有控制系统设计简单、适用性较好，但输出反馈控制设计是基于目标误差设计而不是基于模型控制，故控制效果比较差。随着非线性系统微分几何理论的迅速发展，非线性控制理论很好地应用到电力电子开关器件的控制中，文献就把精确线性化方法应用到DC/DC变换器中。文献[1-2]以电流连续型Buck（CCMBuck）变换器作为研究对象，建立了状态反馈精确线性化模型Z=AZ+bv（1）其中坐标变换为12121()(),,,(),(),,()()TTfnnnfhXLhXZzzzXXXLhXϕϕϕ−===（2）文献[3]也利用状态反馈精确线性化方法推导出了非线性状态反馈表达式，并利用二次型最优控制、基于无源化设计理论对状态反馈反馈系数进行优化，实现非线性系统的线性化。并提出了非线性系统的反馈控制律u：21222212221122111()111()imLLimLLLCuxxvURCLCRCLCxxkkURCLCRCξξ=−−++=−−+−−（3）文献[4]采用状态反馈精确线性化方法并结合变结构控制理论，提出了一种新的控制策略，推导出非线性坐标变换矩阵12,()(),()TTfz=zz=φx=hxLhx（4）和状态反馈表达式精确线性化方法在电力电子开关变换器中的应用综述何坚辉（广东电网有限责任公司惠州仲恺供电局，广东惠州，516001）摘要：精确线性化方法是基于微分几何工具发展起来的非线性系统线性化解耦控制方法，通过对非线性系统进行精确线性化处理后变换成线性系统。电力电子开关变换器是一类典型的非线性系统，应用传统的线性控制理论来处理此类变换器，难以解决电力电子系统建模和控制问题。随着电力电子技术和控制理论的发展，精确线性化方法在电力电子系统中得到应用。首先，介绍精确线性化方法在电力电子开关变换器方面的应用。最后，提出了精确线性化方法在电力电子系统中的研究趋势。关键词：非线性性控制；微分几何；状态反馈；精确线性化；电力电子系统gfLhxvuLLhx−+=（5）文献[5]也将精确线性化方法应用到CCMBoost变换器中，都实现的原系统的线性化，达到了比较好的效果。

2总结

摘要：首先介绍了三电平PWM变换器的特点，比较了空间矢量控制方法、SHEPWM方法和SPWM方法的优缺点。详细地介绍了三电平中SPWM控制的原理，并讨论了用DSPLF2407A来实现SPWM的方法。最后通过仿真和实验验证了SPWM控制方法的特点，实验证实了用DSP实现三电平SPWM的方便性。

关键词：三电平变换器；正弦脉冲宽度调制；数字处理器

1概述

二极管中点钳位型的三电平逆变器[1]的主电路拓扑结构如图1所示。由于二极管的钳位，这种变换器每个功率开关管承受的最大电压为直流侧电压的1/2，从而实现了用中低压器件完成中高容量的变换。另外，由于相电压有三种电平状态，比传统的二电平逆变器多了一个电平，其谐波水平明显低于二电平变换器，输出相同质量电流波形的时候，开关频率可以降低到两电平的1/4。最后，由于采用了不对称的双向开关，能量可以双向流动，可以很好地控制功率因数和实现电机四象限运行。然而，由于这种拓扑结构使用了12个功率管，其控制方法也随之复杂。另外，直流侧中点电位的不平衡也是制约该拓扑的一个重要因素。

图1

三电平变换器的控制方法主要有正弦波调制PWM(SPWM)，选择性的消谐PWM(SHEPWM)，空间矢量PWM(SVPWM)。

摘要：分析了电容输入式滤波整流器上电时对电源的浪涌电流冲击及危害，介绍了常规解决办法及存在的问题，提出一种实用解决方案。

关键词：浪涌电流；抑制；AC/DC变换器

1上电浪涌电流

目前，考虑到体积，成本等因素，大多数AC/DC变换器输入整流滤波采用电容输入式滤波方式，电路原理如图1所示。由于电容器上电压不能跃变，在整流器上电之初，滤波电容电压几乎为零，等效为整流输出端短路。如在最不利的情况（上电时的电压瞬时值为电源电压峰值）上电，则会产生远高于整流器正常工作电流的输入浪涌电流，如图2所示。当滤波电容为470μF并且电源内阻较小时，第一个电流峰值将超过100A，为正常工作电流峰值的10倍。

浪涌电流会造成电源电压波形塌陷，使得供电质量变差，甚至会影响其他用电设备的工作以及使保护电路动作；由于浪涌电流冲击整流器的输入熔断器，使其在若干次上电过程的浪涌电流冲击下而非过载熔断。为避免这类现象发生，而不得不选用更高额定电流的熔断器，但将出现过载时熔断器不能熔断，起不到保护整流器及用电电路的作用；过高的上电浪涌电流对整流器和滤波电容器造成不可恢复的损坏。因此，必须对带有电容滤波的整流器输入浪涌电流加以限制。

2上电浪涌电流的限制

摘要：研究了基于峰值电流模式的双管反激变换器,分析了它的工作原理,说明了它在高压输入场合的优点。

关键词：反激变换器；峰值电流控制；双管反激

引言

反激变换电路由于具有拓扑简单，输入输出电气隔离,升/降压范围广，多路输出负载自动均衡等优点，而广泛用于多路输出机内电源中。在反激变换器中，变压器起着电感和变压器的双重作用，由于变压器磁芯处于直流偏磁状态，为防磁饱和要加入气隙，漏感较大。当功率管关断时，会产生很高的关断电压尖峰，导致开关管的电压应力大，有可能损坏功率管；导通时，电感电流变化率大[1][2]。因此在很多情况下，必须在功率管两端加吸收电路。

双管反激变换电路，在功率管关断时，由于变压器漏感电流流过续流二极管反馈给电源的嵌位作用，而使功率管的电压应力和输入电压相等。可见在高压输入场合双管反激电路有其特有的优点[3]。

图1

XTR110是美国Burr－Brown公司推出的精密电压／电流变换器，它是专为模拟信号传输所设计的。可用于将0～5V或0～10V的输入电压转换成4～20mA0～20mA，5～25mA或其他常用范围的输出电流。此外，其内部精确的＋10V参考电压可也用于驱动外部电路。

该芯片由精密电阻网络模块、电压／电流变换模块、电流／电流变换模块和精密＋10V电压基准模块组成。由于它利用电流进行传输，所以能有效克服在长线传送过程中环境干扰对测试的影响，从而使其性能大大提高。

XTR110应用范围极广，可用于任何需要信号处理的场合，尤其是在信号小、环境差的测试环境（如工业过程控制、压力、温度、应变测重、数据采集系统和微控制器应用系统中的输入通道等）下更为适合。

1引脚功能

XTR110的引脚排列如图1所示。

2性能参数