GaN开关高频谐振DC-DC变换器研究

发布时间：2021-06-13 15:52

　　随着电力电子技术的不断发展,减少体积、重量、成本以及改善动态性能变得越来越重要。无源元件电感、电容通常决定功率转换器的大小和重量。增加开关频率可以减少所需的存储能量,允许使用较小的无源元件。此外,更高的频率可以显著地提高瞬态性能和控制带宽。足够高的工作频率允许使用空气磁芯,为变换器的集成铺平了道路。因此,如果能够解决损耗、效率和控制方面的问题,那么大大增加开关频率可以使功率转换器实现更好的性能。本文设计的工作频率4MHz隔离型谐振DC/DC变换器,其主功率拓扑由2ClassΦ₂谐振逆变单元与Class DE谐振整流单元级联构成。本文详细分析了谐振逆变单元和谐振整流单元的工作过程。功率管关闭时间内,对功率管并联的电容充放电使其导通时漏源极电压为零,即使功率管实现零电压导通,并通过二次谐振单元来有效减小功率管两端的电压应力;对Class DE谐振整流单元通过推算出其等效电路模型来设计其谐振参数,并且实现逆变单元和整流单元之间的阻抗匹配。PCB平面变压器有高度低、重量轻、散热快、体积小、参数一致性较好等优点,本文选择带磁芯的PCB平面变压器实现变换器原边和副边的电气隔离... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

2Class 逆变单元拓扑组成部分

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-18-图2-12Class逆变单元拓扑组成部分图2-2为2Class谐振逆变拓扑的无源低阶谐振单元。该网络的输入阻抗在两个频率下具有极大值，在直流和两个最大值之间的某个频率处阻抗为零。通过合理的设置功率管的开关和无源谐振网络，可以设计出一个高效率电阻性负载的高频逆变谐振电路。图2-2逆变谐振阻抗网络图2-3是2Class谐振逆变器的拓扑结构，逆变器采用的是图2-2所示的低阶无源谐振网络，通过控制开关频率的前几次谐波处的阻抗，可以有效实现降低整个开关的峰值漏感电压，为了更好地理解2Class逆变器的工作原理，图2-3中的电路分为两部分：一部分是有可控开关组成的，在功率管关断的时具有阻抗MRZ；另一部分是负载网络，由阻抗LZ和副变等效电阻loadR组成。从功率开关管的漏源极两端口处得到的总阻抗为负载阻抗和输入端阻抗并联，即//dsMRLZ=ZZ。

Class谐振逆变器的拓扑结构

【参考文献】：
期刊论文
[1]超高频功率变换器研究综述[J]. 徐殿国,管乐诗,王懿杰,张相军,王卫.  电工技术学报. 2016(19)
[2]超高频DC-DC谐振变换器[J]. 邹学文,董舟,周嫄,张之梁.  电源学报. 2017(01)

硕士论文
[1]10MHz隔离型同步整流Class Φ2 DC-DC变换器[D]. 周嫄.南京航空航天大学 2016
[2]10-MHz GaN Class-Φ2直流变压器[D]. 邹学文.南京航空航天大学 2016
[3]开关电源变压器的优化设计及应用[D]. 时坤.湖南大学 2013



本文编号：3227832