10 MHz隔離型同步整流ClassΦ2 DC-DC變換器.pdf

1、隨著電源設(shè)備的小型化和集成化趨勢，現(xiàn)代電力電子要求功率變換器具有高功率密度、高效率和快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。提高變換器的開關(guān)頻率能夠有效減少電感和電容等被動(dòng)元件的儲(chǔ)能要求，提升電路動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，減小變換器體積和重量，提高變換器的功率密度。目前開關(guān)頻率達(dá)到數(shù)十MHz的高頻諧振功率變換系統(tǒng)已成為國際上小功率變換器的研究熱點(diǎn)。但是現(xiàn)階段的研究大多集中于非隔離、小電流應(yīng)用場合的電路拓?fù)洌拗屏烁哳l諧振變換器的應(yīng)用范圍，因此本文開展了對(duì)隔離型、低壓大電流

2、的高頻諧振變換器的研究。
　　本文的研究內(nèi)容為10MHz高頻隔離型同步整流ClassΦ2DC-DC諧振變換器。整流單元是高頻諧振變換器中的重要部分，但由于二極管的正向恢復(fù)，二極管整流在高頻工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的導(dǎo)通損耗。因此為了提高大電流場合的變換效率，本文將同步整流技術(shù)引入高頻變換器中，并針對(duì)同步整流驅(qū)動(dòng)提出了一種新型的抬壓自驅(qū)諧振驅(qū)動(dòng)電路（Resonant Gate Drive，RGD）。所提RGD在傳統(tǒng)自驅(qū)RGD的基礎(chǔ)上引入一級(jí)

3、串聯(lián)抬壓電路，通過產(chǎn)生的直流偏置電壓提高驅(qū)動(dòng)電壓峰值，延長MOSFET以最小通態(tài)電阻導(dǎo)通的時(shí)間，從而降低開關(guān)管的平均通態(tài)電阻及導(dǎo)通損耗。同時(shí)，通過調(diào)節(jié)直流偏置電壓，所提RGD為同步整流管提供了精確的驅(qū)動(dòng)時(shí)序，使開關(guān)管實(shí)現(xiàn)零電壓開通和零電流關(guān)斷，并使體二極管的導(dǎo)通時(shí)間降到最低。此外，為了配合高頻諧振電路的ON-OFF滯環(huán)控制，在所提RGD中加入一級(jí)由關(guān)斷支路和輔助開關(guān)管構(gòu)成的控制單元，阻斷了驅(qū)動(dòng)電路中的環(huán)流，使驅(qū)動(dòng)電壓在變換器閉環(huán)工作時(shí)能

4、夠迅速建立和下拉，保證變換器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和閉環(huán)效率。
　　為了驗(yàn)證高頻隔離型ClassΦ2諧振變換器和所提同步整流驅(qū)動(dòng)電路的工作原理，搭建了一臺(tái)開關(guān)頻率為10MHz、18V輸入、5V/2A輸出的樣機(jī)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)調(diào)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析和仿真結(jié)果一致，驗(yàn)證了所提電路的可行性。為了驗(yàn)證所提RGD能夠減小同步整流損耗的作用，搭建了另外兩臺(tái)分別采用二極管整流和傳統(tǒng)自驅(qū)RGD同步整流的樣機(jī)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用所提抬壓自驅(qū)RGD的同步整流