论文摘要
随着手机的小型化,人们对手机充电器也提出了越来越高的要求:更高的功率密度。提高手机充电器的功率密度,主要有两种途径:一是提高开关频率;二是采用磁集成技术。常用的手机充电器电路拓扑不适合高频工作,为了使电路能在较高的工作频率下高效工作,本文引入了Class-E谐振变换器。Class-E谐振变换器可以实现软开关,适于高频工作,而且还可以把变压器漏感、主开关管寄生电容等寄生参数利用起来。高频工作时,待机损耗比较严重。为了减小待机损耗,本文把间歇式待机控制方法引入Class-E谐振变换器的待机控制中。通过采用间歇式待机控制模式和低功耗启动电路,使得Class-E谐振变换器的待机损耗降到了0.3W以下,达到了业界0.3W的待机损耗要求。同时交流90V到265V的全范围电压输入时,变换器的输出电压脉动都小于5%。提高工作频率可以减小无源元件的体积,但是高频化的方法仍有一定的局限性,为了进一步减小变换器的体积,必须采用磁集成技术。Class-E谐振变换器一共有四个磁元件:输入电感、串联谐振电感、并联电感和变压器。本文研究了并联电感、串联谐振电感和输入电感分别与变压器集成的方法,并提出了用共用部分磁路的解耦集成方法实现磁元件的完全集成。根据磁元件在EE型磁芯中位置的不同分为三种不同的完全集成结构。本文通过Ansoft软件对三种集成结构的损耗情况进行了仿真比较。最后通过制作样机对Class-E谐振变换器的磁集成进行了实验研究。完全磁集成结构的磁元件总体积仅为分立磁元件时总体积的27.4%,磁元件的总体积大为减小,提高了变换器的功率密度。
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摘要Abstract目录第1章 绪论1.1 手机充电器的研究现状及发展趋势1.2 Class-E谐振变换器介绍1.2.1 Class-E谐振变换器概述1.2.2 Class-E谐振变换器的工作原理分析1.2.3 Class-E谐振变换器的特点1.3 本文的选题意义和研究内容第2章 Class-E谐振变换器的待机控制设计2.1 Class-E谐振变换器待机损耗的主要类型2.2 Class-E谐振变换器的待机控制设计2.2.1 常用待机控制方法2.2.2 Class-E谐振变换器待机控制原理2.2.3 Class-E谐振变换器待机控制仿真验证2.3 低功耗启动电路的设计2.4 待机控制实验研究2.5 本章小结第3章 Class-E谐振变换器的磁设计3.1 Class-E谐振变换器分立磁元件的设计3.1.1 变压器设计3.1.2 输入电感设计3.1.3 串联谐振电感设计3.1.4 并联电感设计3.2 Class-E谐振变换器的磁集成设计方法m与变压器T的集成'>3.2.1 并联电感Lm与变压器T的集成s与变压器T的集成'>3.2.2 串联谐振电感Ls与变压器T的集成in与变压器T的集成'>3.2.3 输入电感Lin与变压器T的集成3.3 完全磁集成设计Ansoft仿真分析s放中柱集成结构仿真分析'>3.3.1 串联谐振电感Ls放中柱集成结构仿真分析3.3.2 变压器T放中柱集成结构仿真分析in放中柱集成结构仿真分析'>3.3.3 输入电感Lin放中柱集成结构仿真分析3.3.4 三种集成结构仿真结果比较3.4 本章小结第4章 Class-E谐振变换器磁集成实验分析4.1 磁元件集成的实现4.1.1 集成并联电感的实现4.1.2 集成串联谐振电感的实现4.1.3 集成输入电感的实现4.2 不同集成情况实验结果4.2.1 分立元件实验结果4.2.2 集成并联电感实验结果4.2.3 集成串联谐振电感实验结果4.2.4 集成输入电感实验结果4.2.5 完全磁集成结构与分立元件结构实验结果对比分析4.3 本章小结第5章 总结与展望附录Ⅰ:Class-E谐振变换器磁集成样机照片附录Ⅱ:Class-E谐振变换器电路原理图参考文献攻读硕士期间发表的论文致谢
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