全數位控制式高頻諧振切換式電源轉換器設計與實現

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Title:	全數位控制式高頻諧振切換式電源轉換器設計與實現
Authors:	黎燕芳
Contributors:	電機工程系
Keywords:	射頻功率放大器、諧振切換式電源轉換器、Class E換流器、零電壓切換、CPLD。
Date:	2010-12
Issue Date:	2011-06-21 13:06:57 (UTC+8)
Abstract:	切換式電源轉換器之工作損失大部份來自開關元件之切換損失，當轉換器之操作頻率增加時此切換損失亦將比例的增加。故當切換式電源轉換器之操作頻率增加時或是設計RF高頻換流器時切換損失將是必須解決之問題。高頻諧振切換式電源轉換器可分為Class D及Class E兩類，此種電源轉換器之零電壓切換(Zero Voltage Switching；ZVS)或零電流切換(Zero Current Switching；ZCS)特性使其具有近乎零之開關切換損失，此特性使得諧振式電源轉換器具有極高之功率轉換效率。此種電路操作原理乃利用L-C共振之特性，於電壓(電流)交越之瞬間完成開關之切換動作。故功率開關之切換時間控制須極準確，尤其是對於高頻（RF級）諧振式轉換器之設計，此切換時間之控制準度要求更高。然而諧振式轉換器ZVS (或ZCS)之操作條件對電路參數(L、C及負載電阻) 之變動極為敏感，若無對應之控制機制與快速之反應效果則將造成ZVS之操作偏移，而無法達到零切換損失之操作特性。本研究計劃將探討分析高頻Class E功率放大器(換流器)之ZVS特性及控制方法，並以Matlab及Pspice進行電路參數變動之模擬分析，進而尋求對應之控制機制以因應負載變動時之電路驅動。並以全數位控制式之架構設計Class E轉換器，將系統之控制器與信號處理電路均整合於一CPLD晶片實現，並設計、製作完成一組150 W、1.2 MHz之並聯驅動式全數位回授控制式Class E電路系統。
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