准谐振反激变换器设计与谷底检测应用

"QR_Flyback应急电源的设计-电力电子与自动化专业-武仲剑-柴钰导师" 在电力电子领域，特别是在车载辅助电源系统中，反激变换器的应用广泛。然而，随着交通工具技术的快速发展，对车载辅助变流器的应急电源提出了更高的要求，如效率、尺寸和电磁干扰（EMI）性能等。为了应对这些挑战，一种解决方案是引入准谐振（Quasi-Resonant，简称QR）技术到传统的反激变换器中，以提升其性能。 反激变换器的主要缺点在于其开关损耗较大，这直接影响了整体效率。而准谐振反激变换器（QR_Flyback）通过优化开关操作时机，尤其是在接近谐振点时进行开关转换，显著降低了开关损耗，从而提高了效率。此外，这种技术还可以减小电压应力，降低EMI，并且允许更宽的输入电压范围。 在本论文中，作者武仲剑在指导教师柴钰的指导下，深入探讨了传统反激变换器与准谐振反激变换器的优缺点。设计过程中，选择峰值电流控制策略，利用漏源电压谷底时刻微分法来检测MOSFET的谷底信号。这种检测方法通过对MOSFET漏源电压进行微分处理，使得信号相位超前90°，进而捕捉到MOSFET开启的谷底时刻，这样可以精确控制开关动作，减少开关损耗，提升系统的动态响应。 设计的QR_Flyback应急电源电路包括了控制器NCP1337，这是一种常用于功率转换器的控制器，能实现峰值电流模式控制。在设计过程中，首先进行了硬件电路的设计与计算，包括变压器设计、功率开关器件的选择、滤波器设计等关键环节。接着，利用仿真软件如PSIM对设计的电路进行了模拟验证，以检验其性能是否符合预期。最后，制作了实物样机，并进行了实际测试，将实测结果与设计参数和仿真波形对比，确保了设计的有效性和准确性。 实验结果表明，准谐振技术的引入显著提高了反激变换器的效率，同时，峰值电流控制方法改善了系统的动态性能，简化了补偿电路设计。这一研究为车载辅助电源系统的优化提供了重要的理论和技术支持。 关键词：准谐振反激，谷底检测，峰值电流模式，高压反激，PSIM设计，应急电源，效率提升