推挽正激零电流转换DCDC变换器的研究与实现

　　哈尔滨工业大学985工程二期项目“月球车与着陆器关键技术研究”需要一套不同等级且具有电气隔离功能的直流稳压电源。在比较多种直流变换器拓扑的优缺点以后，最终选定了推挽正激变换器拓扑结构。通过在传统推挽电路的变压器原边增加箝位电容，抑制了开关管电压尖峰和电路的偏磁。 在研究变换器工作原理的基础上，通过环流分析，结合PSPICE仿真，对电路中的关键参数的作用和确定方法进行了探讨：箝位电容的存在给变压器漏感能量提供了释放回路，抑制了开关管关断电压尖峰，但箝位电容过大，将失去其对偏磁的抑制作用，因此选择箝位电容时，应折中考虑;变压器原边漏感会增大电路占空比损失，降低变压器的利用率，应尽可能减小。 控制方式采用峰值电流控制，由于常见的开关电源变换器的变压器只有一个原边绕组，设计内环电流采样电路时，只需采样该绕组电流即可。然而理论分析表明，推挽正激变换器中，只采样一个原边绕组电流无法得到理想的斜坡信号。为此设计了采样原边两个绕组电流差值的方案，避免了前者造成的次谐波振荡。通过加入斜坡补偿的方法，可以实现变换器在占空比D 50%时稳定工作，并且解决了电源输出轻载或空载时的失控问题。 为了使电源同时满足稳定性、快速性、精确性的要求，建立了稳态时的控制系统数学模型，并对其进行了仿真分析。分析发现，虽然系统满足稳定性和快速性的要求，但是其低频增益小，稳态误差比较大。为此设计了滞后超前校正网络，增大了低频增益，同时使高频干扰信号迅速衰减，使电源的稳态和瞬态性能均满足设计要求。 为了提高电源效率，探讨了推挽正激变换器的软开关实现方式，着重研究了零电流转换（ZCT）方式的工作原理。通过在副边增加谐振网络，使开关管在零电流条件下开通和关断，可以达到减小开关损耗，提高电源效率和可靠性的目的。 在理论分析基础上，研制了24V/15A直流电源子模块，对其进行了实验分析和考核，验证了理论分析和设计思想的正确性，电源的各项性能指标也达到了设计要求。