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《高功率密度DC-﹢DC模塊電源設(shè)計與分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、第42卷第1期2012年1月航空計算技術(shù)AeronauticalComputingTechniqueV01．42No．1Jan．2012高功率密度DC—DC模塊電源設(shè)計與分析董暉，孟穎悟，付金泉(中航工業(yè)西安航空計算技術(shù)研究所，陜西西安710068)摘要：通過對有源箝位單端正激變換器、平板變壓器、熱設(shè)計以及結(jié)構(gòu)設(shè)計的分析與計算，詳細(xì)介紹了高功率密度Dc．DC模塊的設(shè)計方案，并在此基礎(chǔ)上成功研制了一款100WDC．DC電源模塊，其功率密度高迭3．4W／cm3。采用本方案有效解決了當(dāng)前DC．DC電源模塊小型化的關(guān)鍵問題。關(guān)鍵詞：有源箝位；熱設(shè)計；平板變壓器；DC．DC電源模塊；功率密度中圖分類號
2、：TI)303．3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671．654X(2012)01．0126．03DesignandAnalysisofHighPowerDensityDC-DCPowerModuleDONGHui，MENGYing—WH，F(xiàn)UJin-quan(X／’anAeronauticsComputingTechniqueResearchInstitute，AVIC，Xi’an710068，China)Abstract：ThisessayintroducestheprojecttodesignhighpowerdensityDC·-DCpowermodulebyanaly-·zingandc
3、alculatingthetechniqueofactiveclampforwardfedbak—flybackconvert，techniqueofplanartransformer，thermaldesignandstructuredesign．Itinvents100WDC-DCpowermodulewithpowerden-sity3．4W／cm3basedontheproject．TheprojectsolvesthekeytechnicalproblemaboutDC·DCpowermoduleminimizesize．Keywords：activeclamp—reset；the
4、rmaldesign；planartransformer；DC—DC；powerdensity引言隨著微電子技術(shù)的進一步發(fā)展，要求DC．DC模塊必須具有高效率和高功率密度，以節(jié)省電子產(chǎn)品(設(shè)備)的空間、降低功耗和溫升。采用傳統(tǒng)的開關(guān)電源設(shè)計方法，從根本上解決不了高頻化與高效率、高功率密度與熱設(shè)計等技術(shù)瓶頸。必須采用高頻開關(guān)電源設(shè)計技術(shù)、新材料和新工藝，設(shè)計和制造高性能的DC．DC模塊電源。本文結(jié)合DC．DC模塊電源研究項目，對48V輸入5V／20A輸出DC．DC模塊進行了設(shè)計，分析與設(shè)計結(jié)果用于100W輸出高功率密度DC—DC模塊研制中，獲得滿意的效果。1．1有源箝影復(fù)位有源箝位技術(shù)是一種利
5、用有源器件與變壓器初級繞組并聯(lián)，在該狀態(tài)變壓器磁芯被復(fù)位。波形圖和等效電路如圖1所示。在主開關(guān)關(guān)斷時，初級電流正向流過箝位開關(guān)體二極管。在箝位開關(guān)完全導(dǎo)通時，電流方向如圖l箭頭所示方向流動，箝位電容電壓被施加在變壓器初級，主開關(guān)被箝位在電壓VCL，見(1)式‘21?？鏚。。％U％琵1有源箝位電路分析與設(shè)計讒”有源箝位正向變換器一個周期可劃分為四個階¨。段，即：功率轉(zhuǎn)換、主開關(guān)關(guān)斷沿諧振、有源箝位、主開≯”關(guān)零電壓(ZVS)諧振?。功率轉(zhuǎn)換與通常的單端正向變換器工作過程相同，只對有源箝位和零電壓過程進行分析。圳《II／lt2tlt4圖l有源箝位復(fù)位電路模型及波形圖收稿日期：2011—07—08
6、修訂日期：201l—12一14基金項目：“十一五”國防預(yù)研基金項目資助(51316070302)作者簡介：董暉(1976一)，男，安徽天長人，工程師，主要研究方向為高頻開關(guān)電源及相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用。2012年1月董暉等：高功率密度DC—DC模塊電源設(shè)計與分析·127·％2【高J׉(1)1．2零電壓開關(guān)諧振狀態(tài)在零電壓開關(guān)諧振狀態(tài)，Q。刪已在零電壓條件下關(guān)斷并且當(dāng)初級電流轉(zhuǎn)向主開關(guān)QM，Ⅳ的體二極管D蝴，。時，初級電流保持連續(xù)狀態(tài)。這個反方向電流由磁化電流波形維持，該電流顯示在它的最大負(fù)峰值處。諧振狀態(tài)的等效電路如圖2所示。／fk八totIt2屯t4圖2有源箝位電路模型及波形圖在這個狀態(tài)，Q川。
7、已在零電壓條件下關(guān)斷。變壓器漏感與主開關(guān)管的結(jié)電容諧振，使主開關(guān)電容諧振放電。當(dāng)放電電流達(dá)到最大負(fù)峰值時，電流轉(zhuǎn)向主開關(guān)QM“的體二極管DM川。這個反方向電流流人體二極管，使其導(dǎo)通，為主開關(guān)的開通創(chuàng)造條件。1．3主開關(guān)ZVS條件使用有源箝位的主要目的之一是實現(xiàn)主開關(guān)的ZVS，為了分析ZVS條件，參見等效電路如圖3所示。圖3主開關(guān)的ZVS等效電路圖ZVS條件是在Q樅州導(dǎo)通或關(guān)斷以前漏一源極電壓必須為零。即：變壓
