基于GaN器件的高频DC/DC变换器研究

发布时间：2024-04-25 22:03

　　在通讯设备和新一代数据中心服务器等领域,小型化电源模块被广泛应用。高频化是提升电源功率密度的重要手段,然而高频化引起的开关损耗以及寄生参数等问题亟待解决。对此,可以从以下几个方面进行分析:(1)拓扑角度,选取能够实现软开关的拓扑,以减少开关损耗;(2)器件角度:应用开关速度快,损耗低的半导体器件。第三代宽禁带半导体的器件的发展,为电力电子技术的进一步革新提供了可能;(3)磁设计角度:磁性元件设计是开关电源设计的核心,减小高频时其体积和损耗对于实现电源的高频化和小型化有重要意义。本文首先根据系统高频高效高功率密度的要求,DC/DC变换器拓扑选用半桥LLC谐振变换器。充分考虑高频时寄生参数的影响,建立LLC考虑副边漏感的改进电路模型。利用基波分析法,研究了改进模型的直流特性,与传统模型进行比较,运用解析的方法对拓扑进行工作模态分析。由于高频时副边漏感导致电压增益等发生变化,系统参数设计也发生了改变。因此提出了优化的参数设计方法,保证LLC谐振变换器软开关特性的实现。为提升系统的功率密度,采用了体积小,易复制,适用于高频的平面变压器。然而随着频率的提高,集肤效应和临近效应的影响使得平面变压器...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的背景和意义
    1.2 本课题的国内外研究现状
        1.2.1 GaN器件的研究现状及分析
        1.2.2 高频DC/DC变换器的研究现状及分析
        1.2.3 平面变压器的研究现状及分析
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 高频LLC谐振变换器拓扑分析
    2.1 高频LLC等效电路直流特性分析
    2.2 高频LLC工作模态分析
    2.3 LLC改进模型参数优化设计
    2.4 本章小结
第3章 高频平面变压器建模及设计方法
    3.1 高频平面变压器系统建模理论
    3.2 平面变压器模型优化
    3.3 高频平面变压器损耗分析
    3.4 本章小结
第4章 高频LLC系统建模及控制方案研究
    4.1 高频LLC谐振变换器的小信号建模
    4.2 小信号模型的化简与补偿器设计
    4.3 基于PWM与PFM混合控制方法研究
    4.4 本章小结
第5章 样机设计与实验结果分析
    5.1 LLC谐振变换器整体结构设计
    5.2 GaN器件的应用及基于优值的损耗分析
    5.3 实验结果及分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3964302