使用返馳式轉換器實現恆定電壓快速充電;Flyback converter for fast battery charging

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題名:	使用返馳式轉換器實現恆定電壓快速充電;Flyback converter for fast battery charging
作者:	吳侑勁;Wu, You-Jing
貢獻者:	電機工程學系
關鍵詞:	反馳式轉換器;快速充電;非連續導通;氮化鎵;flyback converter;fast charge;DCM;GaN
日期:	2020-12-18
上傳時間:	2021-03-18 17:35:42 (UTC+8)
出版者:	國立中央大學
摘要:	本論文針對快速充電，使用了一種在系統層級低功率的轉換器架構:返馳式轉換器(flyback converter)，以市電(110V/60Hz)轉換成直流電(155V)後作為輸入，達到恆定電壓5V、12V和20V的輸出，對外部負載進行充電。大致上會分成三個部分，從設計電路和每個元件的選用開始，再由模擬佐證計算結果的正確性，最後一步將電路實際使用pcb電路板完成，並且進行量測得出波形，再和模擬結果比較。電路方面會使用矽(Si)基底和氮化鎵(GaN)基底的金屬氧化物半導體場效電晶體來實現電路，並且比較其中差異，以經驗來說，氮化鎵的體積更小，能夠操作的頻率更高，也能在更高溫更高功率的情況下操作，理想上應能比矽基底的MOSFET獲得更好的操作範圍。而操作頻率方面，一般的返馳式轉換器操作頻率大約都設計在100KHz或更低，但為了表現出氮化鎵的高頻操作特性，所以本篇文章將會將輸入頻率操作在200KHz，而變壓器也選擇了能夠在高頻率下能夠正常操作，不會因為輸入頻率過高而轉成電容性。最後本論文以輸入電壓155V，PWM最高操作頻率200KHz，得到輸出電壓20V，功率20W，效率90% ;This paper uses a low-power converter architecture for fast charging: a flyback converter, which converts input AC voltage (110V / 60Hz) into DC voltage (155V) as input, reaching a constant voltage of 5V, 12V 20V output to charge the external load. It will be roughly divided into three parts, starting with the design of the circuit and the selection of each component, and then confirming the correctness of the calculation results by simulation, the final step is to actually complete the circuit using the PCB board, and measure the waveform, and comparison of simulation results. The circuit will use silicon (Si) and gallium nitride (GaN) based metal oxide semiconductor field effect transistors to implement the circuit, and compare the differences. In experience, the volume of gallium nitride is smaller and the operating frequency higher, higher conversion efficiency, ideally should be able to obtain better efficiency performance than silicon-based MOSFET. In terms of operating frequency, the operating frequency of general flyback converters is about 100KHz or lower, but in order to show the high-frequency operating characteristics of gallium nitride, this article will operate the input frequency at 200KHz, the transformer is also selected to be able to operate normally at high frequency, and will not be converted into capacitive because of the high input frequency.
顯示於類別:	[電機工程研究所] 博碩士論文

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