磁集成倍流整流半桥变换器同步整流自驱动技术研究

论文摘要

随着信息技术的不断发展，要求直流电源模块输出更低的电压，更大的电流，同时还要具有高效率，高功率密度和快速动态响应速度的特点，这就使得设计者面临着更高的挑战。例如给CPU供电的VRM研究是低压大电流DC/DC变换器研究的一个重要内容。在隔离型低压大电流DC/DC变换器中，选用半桥倍流整流电路为其电路拓扑。为了提高变换器的效率，同步整流技术得到了普遍的应用，此外，磁集成技术因其有利于提高变换器的功率密度，改善变换器的性能也受到了广泛的关注。因此，有必要对变换器的同步整流技术和磁集成技术进行研究。本文以半桥倍流整流变换器为研究对象。首先从提高变换器的效率入手，针对由于倍流整流电路的开关死区时间，使得一般的自驱动无法提供同步整流管驱动信号，导致体二极管导通，从而降低同步整流效率的问题，研究了一种新型的倍流同步整流自驱动电路，实现了死区时间同步整流管的导通，介绍了其工作原理，分析了影响同步整流驱动信号质量的参数，给出了相关参数的设计。接着考虑提高变换器的功率密度，选取现有的倍流整流电路磁集成方案，进行等效磁路分析，在磁集成的同时集成了辅助驱动绕组，进一步提高了变换器的功率密度，也通过辅助驱动绕组不同的绕法改善了驱动电压的波形，给出了集成磁件的设计。最后，通过仿真和样机实验，验证了该方法能够提高变换器的效率和功率密度，改善变换器的性能，具有很好的实用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 低压大电流 DC/DC 变换器的应用和研究现状
• 1.2 低压电流变换器的关键技术和发展趋势
• 1.2.1 变换器的关键技术
• 1.2.2 变换器的发展趋势
• 1.3 选题的意义与研究内容
• 1.3.1 选题的意义
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 倍流整流变换器的特点及工作原理
• 2.1 低压大电流 DC/DC 变换器拓扑的选择
• 2.1.1 原边拓扑的选择
• 2.1.2 副边拓扑的选择
• 2.2 倍流整流变换器的拓扑结构和原理分析
• 2.2.1 倍流整流变换器的拓扑结构
• 2.2.2 对称半桥倍流整流变换器的原理
• 2.3 本章小结
• 第三章 同步整流技术的分析与设计
• 3.1 同步整流技术的原理
• 3.2 同步整流管驱动方式
• 3.2.1 外驱动
• 3.2.2 电流型自驱动
• 3.2.3 电压型自驱动
• 3.3 倍流整流变换器同步整流自驱动的研究
• 3.3.1 现有自驱动方案分析
• 3.3.2 一种新颖的半桥倍流整流自驱动方式
• 3.4 倍流整流变换器同步整流自驱动的参数设计
• 3.4.1 开关管的选择
• 3.4.2 磁性元件的设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 磁集成技术的应用
• 4.1 磁集成技术介绍
• 4.2 倍流整流电路的磁集成
• 4.2.1 现有集成方案选择
• 4.2.2 工作原理分析
• 4.3 磁集成倍流整流电路等效磁路分析
• 4.3.1 交流电压励磁分析
• 4.3.2 直流电流励磁分析
• 4.4 倍流同步整流电路磁集成的参数设计
• 4.4.1 集成磁件的设计
• 4.4.2 辅助驱动绕组的设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 仿真与实验结果
• 5.1 倍流同步整流电路的 PsPICE 仿真结果
• 5.2 倍流同步整流电路的实验结果
• 5.3 倍流同步整流磁集成电路的 SABER 仿真结果
• 5.4 倍流同步整流磁集成电路的实验结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文