基于开关网络应用在DC-DC变换器的设计方法研究

论文摘要

开关电源是指调整功率开关管以开关方式进行工作的稳压电源。开关电源的核心部分是一个直流变换器,利用直流变换器可以把直流电压变换成极性、数值不同的多种直流电压。开关电容变换器由于结构中不含磁性元件,因而体积和重量可以进一部减小,适合芯片集成,为小型或便携式设备的供电提供了一种较好的实现途径。本文综合阐述了开关电容DC-DC变换器的常见拓扑及控制方法,对常见分析方法进行了评述,对效率和在传统开关变换器中的应用做了一些讨论。提出了一种新型的开关电容升压DC-DC变换器拓扑结构,详细阐述了该变换器的工作原理,利用状态空间平均法对该变换器进行了稳态分析,并采用了PWM控制方法进行了仿真。验证了理论分析的正确性。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 引言
• 第一章 绪论
• 1.1 稳定电源的分类
• 1.1.1 线性电源
• 1.1.2 开关电源
• 1.2 开关电源的发展现状
• 1.3 开关电容的DC-DC变换技术
• 1.3.1 开关电容DC-DC变换器的意义
• 1.3.2 开关电容DC-DC变换器的发展状况
• 1.3.2.1 第一代开关电容DC-DC变换器
• 1.3.2.2 改进的开关电容DC-DC变换器
• 1.3.2.3 开关电容DC-DC变换器的最新发展
• 1.4 开关电容DC-DC变换器的应用
• 第二章 开关电容DC-DC变换器拓扑及控制分析
• 2.1 开关电容DC-DC变换器的常见拓扑
• 2.1.1 电容的串并组合单元
• 2.1.2 Fibonacci电容单元
• 2.1.3 开关电容升降压DC-DC变换器
• 2.1.4 能量双向流动的开关电容DC-DC变换器
• 2.1.5 开关电容谐振DC-DC变换器
• 2.2 开关电容DC-DC变换器的一般控制方法
• 2.2.1 PWM控制
• 2.2.2 频率调节控制
• 2.2.3 导通电阻控制
• 2.2.4 准开关控制
• 2.2.5 电压跟随控制
• 2.2.6 软开关控制
• 2.3 开关电容DC-DC变换器相应的分析方法
• 2.3.1 状态空间平均法
• 2.3.2 等效电量关系法
• 2.3.3 稳态特性分析法
• 2.3.4 时间平均等效电路法
• 2.4 开关电容DC-DC变换器的效率分析
• 2.5 开关电容变换器在传统开关变换器中的应用
• 2.5.1 串并电容组合结构
• 2.5.2 反转极性开关电容网络
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于PWM控制的开关电容升压DC-DC变换器
• 3.1 电路拓扑及工作原理
• 3.2 利用状态空间平均法进行稳态分析
• 3.3 仿真
• 3.3.1 主电路设计
• 3.3.1.1 设计规格
• 3.3.1.2 主电路参数
• 3.3.2 控制电路设计
• 3.3.2.1 PWM芯片SG3526介绍
• 3.3.2.2 芯片CD4027介绍
• 3.3.3 仿真结果分析
• 3.3.3.1 仿真波形
• 3.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要