【摘 要】
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交流-直流（AC-DC）变换器作为快速充电技术的核心模块,可以将输入的交流电源转换成输出的直流电压或电流,被广泛运用于各类便携电子设备的适配器中。随着适配器市场需求的大量增加,高输出功率、小尺寸和高转换效率逐渐成为适配器及其核心AC-DC变换器的发展趋势。如何实现高输出功率、小尺寸和高转换效率的AC-DC变换器,这个问题对AC-DC变换器的拓扑和控制电路的设计提出了挑战。反激变换器作为传统AC-D
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交流-直流（AC-DC）变换器作为快速充电技术的核心模块,可以将输入的交流电源转换成输出的直流电压或电流,被广泛运用于各类便携电子设备的适配器中。随着适配器市场需求的大量增加,高输出功率、小尺寸和高转换效率逐渐成为适配器及其核心AC-DC变换器的发展趋势。如何实现高输出功率、小尺寸和高转换效率的AC-DC变换器,这个问题对AC-DC变换器的拓扑和控制电路的设计提出了挑战。反激变换器作为传统AC-DC变换器的常用拓扑,受限于开关频率、尺寸和转换效率间的折衷问题,而有源钳位反激变换器具有循环利用漏感能量、容易实现软开关等优点,可以在提高开关频率、减小尺寸的同时获得较高的转换效率,有效地解决了反激变换器的局限问题。因此本文提出了一种基于数字控制的高效率有源钳位反激式AC-DC变换器系统,系统核心控制电路为本文提出的输出电压控制电路和自适应死区控制电路,除了实现稳定输出电压的功能外,还具有自适应控制死区的功能,可以通过减少原边功率管损耗来提高转换效率。另外通过引入电容隔离器,系统实现了原边控制电路、电容隔离器和副边控制电路的高度集成。本文开发了一款使用FPGA实现数字控制的45 W（20 V/2.25 A）有源钳位反激变换器样机,搭建测试平台并进行测试,验证了所提出系统的可行性和性能。测试结果表明,样机可以在不同输入电压和不同输出电流的情况下实现20V的稳压输出,且能通过自适应控制死区时间来提高样机的转换效率。与已发表的研究成果对比,本设计使用的功率管类型为Cool MOS,开关频率为300k Hz,同时实现了较高的转换效率,获得了97.48%的最高效率和94.83%的四点平均效率。
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