交错并联磁集成Buck变换器的输出本质安全研究

为了使电路能以较小的最大输出短路释放能量满足本质安全要求,提出将交错并联磁集成技术应用到传统Buck变换器中,交错并联能有效减小输出总电流纹波,磁集成能有效减小单通道电流纹波。以双通道交错并联磁集成Buck变换器为例进行研究,分析了电路的工作原理和临界电感,CCM和DCM下的电感电流纹波,并进行了输出本质安全判据;最后对所设计的电路进行仿真证明理论分析的正确性,并用试验加以验证。

LLC谐振半桥输出本质安全电源的设计

为了提高矿用电源的效率,保证矿用电源的安全性,研究并设计了LLC谐振半桥输出本质安全电源。基于实现软开关技术的要求,分析了LLC谐振变换器的工作原理,确定了主电路的谐振参数。设计并仿真了LLC变压器。根据最大输出纹波电压和最大输出短路释放能量的要求,确定了输出滤波电容的大小。最后通过实验验证了理论的正确性及有效性。

输出本质安全型正激变换器的优化设计

论文对正激变换器进行了输出本安特性分析,从最大输出短路放电能量最小的角度优化电感、电容设计,研究正激变换器的动态特性并进行了闭环设计,提高了电路的稳定性,给本安电源的后续环节设计提供更大的空间。并通过仿真得出了正激变换器输出波形,为后续环节的设计提供更大的空间。

Buck变换器的输出短路火花放电能量及输出本质安全判据

为得出Buck变换器的输出本质安全判据,基于安全火花试验装置,对其输出短路火花放电特性进行了试验研究,发现其放电过程可分为介质击穿、火花产生、火花维持和火花熄灭四个阶段.基于得出的火花放电特性,对其输出短路火花放电能量进行了深入分析,指出对于给定电感的Buck变换器,当负载电阻RL小于给定电感对应的临界电阻RLC时,火花放电能量是关于RL的凹函数;而在RL>RLC时,是关于RL的凸函数.考虑到实际的参数取值范围,进一步指出:RL<RLC时的火花放电能量随RL的增加而增大,且在RL=RLC时达到最大值;而在RL>RLC时,则随着RL的增加,先增大后减小,在增加到特征电阻RL,DCM时达到最大值.得出了变换器在全动态范围内的最危险工况:变换器在输入电压最高及负载电阻等于RL,DCM时工作于DCM,此时,短路火花放电能量达到最大值.基于能量等效,提出了可模拟变换器输出短路放电特性的等效简单电容电路及输出本质安全判据,仿真和试验结果验证了理论分析及所提出判据的正确性和可行性.

输出本安Buck-Boost变换器的最危险输出短路放电工况研究

为得出Buck-Boost变换器最危险的输出短路放电工况,依据其输出短路火花放电曲线,深入研究了负载电阻、输入电压等参数对输出短路放电能量的影响。考虑到实际的参数取值范围,指出当负载电阻RL小于给定电感L对应的临界电阻RLC时,输出短路火花放电能量是关于RL的凹函数,且随输入电压的减小而增大;当RL>RLC时,放电能量与输入电压无关,但随RL的增加而增大。并得出Buck-Boost变换器存在一特征电感LT,当L>LT时,其最危险工况为:负载电阻和输入电压最小;而在L<LT时,其最危险工况为:负载电阻最大。仿真和实验结果验证了理论分析及所得出最危险工况的正确性。

矿用输入高压小功率电源设计

介绍了一种三电平反激变换器,克服了传统变换器电压应力大的缺点。对其原理进行了介绍,设计了一款基于SG3525的输入高压三电平反激式开关变换器,给出了高频变压器和输出滤波电容的设计方法,并对输出本安特性进行了验证。对输入交流电压为660 V、输出12 V/2 A、开关频率为200 kHz的三电平反激式电源样机进行验证。