Realization Study of Active Clamp Zero-Voltage-Switching Forward Converter

• Main Authors: Hwang Wen-Hong, 黃文宏
• Other Authors: Guan-Chyun Hsieh
• Format: Others
• Language: zh-TW
• Published: 1999
• Online Access: http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/52551390082910880017

碩士 === 國立臺灣科技大學 === 電子工程系 === 87 === This paper is to present the design and realization of the forward converter with active clamp reset (FACR). The zero-voltage-switching (ZVS) is achieved by a resonant inductor to reduce the switching loss. In order to increase the efficiency, a synchronous rectifier is adopted by using MOSFET with low RDS(ON)(about 10mΩ) at the output end. To further stabilize the system, a voltage mode control with voltage feed-forward is adopted to eliminate the variation of the input voltage variation for reducing the number of variables in the transfer function. This paper first analyzes the operation of the zero-voltage-switching forward converter with active clamp reset and synchronous rectification. The small-signal transfer function is derived for the analysis of frequency response. Both system stability and dynamic response are also conducted. Finally, a design procedure of the zero-voltage-switch forward converter with active clamp reset and synchronous rectification is proposed. A design example of DC/DC converter, whose input is 48V (ranged from 40~60VDC) and the output is 5V/20A, is implemented to verify the computer simulation and the theoretical predictions. 英文摘要 Ⅱ 誌謝 Ⅲ 目錄 Ⅳ 圖表索引 Ⅶ 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 內容簡介 4 第二章 順向式轉換器的原理 6 2.1 洩磁繞組順向式轉換器 6 2.2 諧振洩磁順向式轉換器 10 2.3 被動式箝位洩磁順向式轉換器 12 第三章 主動式零電壓順向式轉換器分析 16 3.1 動作原理與穩態分析 16 第四章 同步整流電路 30 4.1 同步整流簡介 30 4.2 順向式轉換器同步整流原理 31 第五章 系統分析及補償 34 5.1 系統小訊號分析 34 5.2 控制方式 41 5.3 回授補償技術 43 第六章 設計考量 47 6.1 工作週期 47 6.2 諧振電感設計 47 6.3 變壓器設計 48 6.4 切換功率晶體開關的選用 52 6.5 同步整流開關的選用 53 6.6 切換功率晶體驅動電路的設計 53 6.7 輸出電容、電感的設計 55 6.8 箝位電容的設計 57 第七章 設計實例 60 7.1 工作週期 60 7.2 諧振電感設計 60 7.3 變壓器設計 61 7.4 切換功率晶體開關的選用 62 7.5 同步整流電晶體的選用 62 7.6 切換功率晶體驅動電路的設計 62 7.7 輸出電容、電感的設計 62 7.8 箝位電容的設計 63 7.9 控制器設計 63 第八章 系統模擬 66 8.1 主電路各點波形模擬 66 8.2 IsSpice 模擬結果 67 8.3 提昇IsSpice模擬速度的方法 73 8.4 小訊號模擬 74 第九章 量測與結果 77 9.1 電路實際量測結果 77 9.2 電路實測波形 79 9.3 小訊號量測結果 86 9.4 討論 88 第十章 結論 90 參考文獻 91