车载电源系统新型开关电源设计摘要目前世界各国正在研究42V汽车电源系统，基于解决新型的汽车42V电气设备如何在配备24V电源系统的汽车内应用，本文研制了24V-42V汽车电源转换系统,本系统采用了较先进的推挽正激＋推挽正激整流技术。本文简单描述了传统的电源拓扑结构，并指出了这些传统拓扑结构的不足，开关电源拓扑结构的改进，一方面逆变拓扑机构的改进，另一方面，则从整流电路结构的改进。对于变压器原边，本系统采用近期推出的推挽正激（PPFC）拓扑结构，推挽拓扑结构对于变压器利用率高，但偏磁问题推挽拓扑结构的一个重要问题，推挽正激加入了箝位电容，既可以有效抑制偏磁现象，又带来系列好处。对于整流结构，本系统采用由全波整流基础上演变而来的推挽正激整流技术。本文详细阐述了推挽正激拓扑结构以及推挽正激整流电路工作原理，分析了箝位电容的作用。在此基础了研制了汽车用电源转换系统，并给出了系统的详细设计过程以及测试结果。关键词：推挽正激，环流，偏磁，变换器，PWM(脉宽调制)目录第一章绪论1.1项目背景1.2开关电源常用拓扑结构比较1.2.1单端反激拓扑1.2.2单端反激拓扑1.2.3桥式变换器1.3推挽正激电路的提出及演变1.4推挽正激整流电路的特点及演变第二章推挽正激逆变＋推挽正激整流的工作原理2.1推挽正激电路的工作原理2.2推挽正激整流分析2.3推挽正激逆变＋推挽整流（PPFC＋PPFR）的线路第三章1KW电源开发设计3.1电源的主要性能指标3.2主电路参数设计3.2.1主变压器设计3.2.2开关管选择3.2.3钳位电容的选择3.2.4输入输出电容设计3.3控制电路参数设计3.3.1驱动电路设计3.3.2反馈电路设计第四章实验结果与讨论第五章总结与展望第一章绪论1.1项目背景目前世界各国正在研究42V汽车电源系统，基于解决新型的汽车42V电气设备如何在配备24V电源系统的汽车内应用，。。。。。。。。。。。。。基于此，本项目开发设计了基于推挽正激拓扑结构的汽车电源变换器。1.2开关电源常用拓扑结构比较开关电源变换器分为隔离型和非隔离型变换器，非隔离型主要用于小功率电源，在此主要介绍隔离型开关电源。1.2.1单端反激拓扑反激拓扑结构如图1.1，线路简单，在开关管导通时，次端二极管不导通，电流流过变压器初级线圈，存储能量，当开关管关断时二极管导通，释放能量，因此，反激拓扑变压器起着电感和变压器的双重作用。反激变换器线路简单，但多用于多路输出小功率场合。1.2.2单端正激拓扑图1.1反激拓扑单端正激结构如图1.2,形式上正激拓扑与反激类似，变压器同名端不一样，因此，当开关管导通时二极管导通，通过输出电感和输出电容存储能量，但关断时必须提供磁场能量释放线路，线路变得复杂。正激变换器可以不受变压器储能影响，功率可以做的大一点，但开关管要承受大的电压应力。1.2.3桥式变换器在传统的PWM开关电源系列拓扑结构中，因为图1.2正激拓扑结构单端拓扑线路简单、成本低，单端拓扑得到了广泛应用，但单端变换器占空比通常小于0.5，变压器工作于第一象限，变压器利用率低，对于桥式变换器变压器的利用率较高，传统的拓扑结构主要有推挽变换器、半桥变换器、全桥变换器。1)推挽变换器推挽拓扑结构如图3，线路相对简单，适用于中小功率场合。但推挽结构变压器绕制比较复杂，且器件不对称时会产生直流磁化分量，引起偏磁而导致磁芯饱和。2)半桥变换器半桥拓扑如图4，相对于正激而言，开关管电图1.3推挽结构压应力较小，变压器利用率较高，但电容不对称容易引起偏磁。3)全桥变换器全桥拓扑如图5，开关管电压应力较小，为输入电压Uin，流过开关管的电流为半桥拓扑中开关管的一半，但线路中开关管较多，工作时相当于两个开关管串联，开关管导通损耗较大，开关管压降或方波不对称容易引起偏磁。图1.4半桥拓扑图1.5全桥拓扑1.3推挽正激电路的特点及演变推挽正激拓扑如图1.6，推挽正激电路是推挽电路的改进，在推挽拓扑的线路中两个线圈和开关管之间增加了一个箝位电容，当开关管VS1导通时，原边线圈n1和电源并联，相当于正激拓扑，而电容C1和线圈n2并联，两个线圈同时向次边提供能量。因此它综合了推挽和正激拓扑图1.6挽正激拓扑的优点，1）磁芯双向励磁，磁芯利用率高；2）两个开关管关断时，箝位电容为变压器漏感储存的能量提供了释放回路，减少了开关管的电压应力；3）减小了电流脉动，从而可以减小输入滤波器的体积；1.4推挽正激整流电路的特点及演变推挽正