小功率直直變換器研究.pdf

1、大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，促進(jìn)了電子設(shè)備的高功率密度化。這要求為之供電的直直變換器也隨之高功率密度化。高頻、高效開關(guān)變換是直直變換器實(shí)現(xiàn)高功率密度的基礎(chǔ)。鑒于此，本文重點(diǎn)圍繞高效率高功率密度小功率直直變換器的開發(fā)，尤其對高頻下減小平面變壓器繞組交流損耗布置技術(shù)、低壓大電流輸出場合同步整流技術(shù)和準(zhǔn)諧振軟開關(guān)技術(shù)開展研究。
　　 一方面，磁性元件是決定變換器體積和重量的關(guān)鍵因素。提高工作頻率，可以減少磁性元件的體積，但高頻效應(yīng)(包括集膚

2、效應(yīng)和鄰近效應(yīng))使繞組損耗增加。本文以減少繞組損耗為出發(fā)點(diǎn)，基于平面磁性元件的一維模型，分析了利用原副邊繞組交叉換位技術(shù)減小反激式平面變壓器繞組交流損耗的原理，比較了不同工作模式（DCM，CCM）下繞組的交流損耗。通過Ansoft公司的Maxwell二維電磁場仿真軟件進(jìn)行了研究，并經(jīng)過了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。研究結(jié)果表明原副邊繞組交叉換位結(jié)構(gòu)可以顯著減小多層并聯(lián)繞組間的電流不均流程度，減小繞組損耗，提高變換器效率。
　　 另一方面，對于低壓

3、大電流輸出的直直變換器，副邊整流二極管的壓降成為了制約提高這種電路效率的瓶頸，而低壓大電流的MOSFET的導(dǎo)通電阻與肖特基二極管相比要低，故采用導(dǎo)通電阻低的MOSFET的同步整流技術(shù)得到了發(fā)展。同步整流技術(shù)的難點(diǎn)在于同步管的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。
　　 本文針對低壓大電流輸出的小功率直直變換器，圍繞著變換器的效率問題，闡述了同步整流的原理和特點(diǎn)，并對現(xiàn)今同步整流驅(qū)動(dòng)方案進(jìn)行了比較，重點(diǎn)研究了電壓型輔助繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流驅(qū)動(dòng)方案和電流型能量回

4、饋型同步整流驅(qū)動(dòng)方案的工作原理和參數(shù)設(shè)計(jì)，成功地研制了一臺210W基于電壓型輔助繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流方案的雙管反激直直變換器樣機(jī)，較好地實(shí)現(xiàn)了高效率和高功率密度的要求。
　　 工作頻率的不斷提升，由于高頻造成的開關(guān)管的開關(guān)損耗逐漸成了一個(gè)嚴(yán)重的問題。對此，電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域出現(xiàn)了軟開關(guān)技術(shù)，即零電壓開關(guān)和零電流開關(guān)。本文針對準(zhǔn)諧振軟開關(guān)技術(shù)，研究了基于Onsemi公司NCP1207準(zhǔn)諧振芯片的準(zhǔn)諧振反激變換器，它的主要優(yōu)點(diǎn)是利用開關(guān)管兩