带有源浮充平台降压型变换器的研究

作     者：刘小将 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陆治国

授予年度：2008年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：有源浮充平台 电压调节模块 同步整流 交错并联 磁集成 

摘      要：电压调节模块(VRM)是专门为CPU、FPGA等集成电路供电的直流—直流模块电源,是现在开关电源领域中研究的一个热点和难点。随着超大规模集成电路的集成度越来越高,VRM低压大电流、快速动态响应、低输出电压纹波、高功率密度等特点,给电源设计者提出了前所未有的挑战。目前,5～12 V输入DC/DC变换器广泛应用于VRM场合,为了进一步提高功率密度,未来VRM输入总线电压将不断提高达到48V。 考虑到传统Buck变换器虽然具有结构简单、设计容易及采用交错并联技术的优点,但当输入、输出电压相差悬殊时其面临开关占空比过小、效率低等众多问题。为了充分利用Buck变换器的优点克服其缺点,在基于有源浮充平台思想并深化的基础之上,本课题将有源浮充平台技术应用到Buck变换器中,构造了一种新的适合应用于微处理器电压调节模块的电路拓扑。 本文主要研究工作:首先,基于有源浮充平台思想提出了带有源浮充平台的Buck变换器,对比传统Buck变换器对新拓扑的工作原理、特点和小信模型进行了详细分析和阐述;其次,在新拓扑中引入磁集成技术,深入分析磁路耦合效应对变换器电感稳态电流、动态电流变化率的影响,同时对耦合电感的设计进行细致的理论分析;再次,在分析比较VRM的传统控制方法的基础上,并结合新拓扑的特点,对新拓扑的控制提出采用一种具有结构简单、动态响应快的组合型控制方法,详细分析了控制电路的工作原理。同时,对系统进行了建模分析;最后,具体深入分析了主电路参数设计和补偿网络设计原理,采用Saber仿真软件对电路建模进行了大量的仿真以验证了理论分析的正确性。