【摘 要】
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单管谐振变换器结构简单、体积小、控制方式简单,同时利用软开关技术,提高电路的开关频率和变换器电路工作效率,在中小功率适配器中有广阔的应用前景。然而目前的单管谐振变换器开关管电压应力较大,导致电源输入电压较低、范围较窄等问题,影响了此类电源拓扑的实用性。针对上述存在的问题,本文设计了一种宽电压输入的MHz（Megahertz,MHz）级单管谐振变换器数字多模式控制算法。首先分析了单管谐振变换器的工作
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单管谐振变换器结构简单、体积小、控制方式简单,同时利用软开关技术,提高电路的开关频率和变换器电路工作效率,在中小功率适配器中有广阔的应用前景。然而目前的单管谐振变换器开关管电压应力较大,导致电源输入电压较低、范围较窄等问题,影响了此类电源拓扑的实用性。针对上述存在的问题,本文设计了一种宽电压输入的MHz（Megahertz,MHz）级单管谐振变换器数字多模式控制算法。首先分析了单管谐振变换器的工作原理,找到电压应力与输入电压、输出电压、匝数比等因素的关系。其次,建立了连续导通模式（Continuous Conduction Mode,CCM）和断续导通模式（Discontinuous Conduction Mode,DCM）在稳态时的损耗模型,找到最佳效率的导通点,提高宽输入电压范围内的变换器效率。再次,设计一种多模式控制算法,针对输入电压、负载变化时,采取不同的控制方式,解决单管谐振变换器工作效率问题和电压应力问题。在此基础上,将所设计的控制算法编写成寄存器传输级（Register Transfer Level,RTL）代码,并借助Modelsim和MATALB进行联合仿真验证。最后,搭建基于现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）的测试样机,实测验证了该多模式控制算法的有效性。实物样机测试结果表明,输入电压范围从低于100V拓展为100V～200V,电压峰值与输入电压的倍数关系从3～3.5降低至2～2.5,满载平均效率为86.5%,峰值效率为88.1%,满载开关频率1.25MHz。所设计的多模式控制算法有效展宽了输入电压,同时确保了较高的工作效率。
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