直流變壓器及其在兩級(jí)功率變換中的應(yīng)用

1、引言引言信息技術(shù)特別是微處理器領(lǐng)域迅猛發(fā)展，微處理器內(nèi)部的集成晶體管數(shù)量急劇增加，如圖1所示，對(duì)分布式電源系統(tǒng)的供電性能提出了更高的要求。分布式電源系統(tǒng)中的核心部件——電壓調(diào)節(jié)模塊（VoltageRegulatModules，簡(jiǎn)稱(chēng)VRM）的發(fā)展趨勢(shì)是：1）輸入母線(xiàn)電壓不斷提高，未來(lái)的計(jì)算機(jī)VRM將把輸入母線(xiàn)電壓提高到48V，減小母線(xiàn)損耗，提高效率，同時(shí)大大減小輸入濾波器的體積，提高電壓調(diào)節(jié)的瞬態(tài)響應(yīng)速度。2）輸出電壓越來(lái)越低，輸出電流越

2、來(lái)越大，滿(mǎn)足計(jì)算機(jī)芯片對(duì)電源容量的不斷增加，而且低的穩(wěn)態(tài)工作電壓可以提高微處理器的速度。3）負(fù)載變化率越來(lái)越高，要求VRM有更好的瞬態(tài)響應(yīng)性能。圖2是Intel公司CPU的工作電壓電流發(fā)展趨勢(shì)圖，負(fù)載變換率在不遠(yuǎn)的未來(lái)將會(huì)高達(dá)150Aus。如何保證電源的高可靠性，如何進(jìn)一步提高變換器的功率密度，在高頻化的同證高效率，實(shí)現(xiàn)具有低電壓、大電流、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、高穩(wěn)定度輸出等優(yōu)良性能的高質(zhì)量電源系統(tǒng)是當(dāng)前研究的關(guān)鍵問(wèn)題。近年來(lái)，以Fred.C

3、.Lee為首的學(xué)者提出了“直流變壓器”（DCDCTransfmer）的概念，在VRM中采用兩級(jí)功率變換結(jié)構(gòu)。本文詳細(xì)的闡述了直流變壓器的基本概念，歸納了直流變壓器的基本電路結(jié)構(gòu)，并系統(tǒng)的總結(jié)了直流變壓器在三種不同的兩級(jí)功率變換場(chǎng)合的應(yīng)用。直流變壓器的基本概念直流變壓器的基本概念1直流變壓器概念的提出背景為了進(jìn)一步提高微處理器的運(yùn)算速度，下一代計(jì)算機(jī)微處理器的工作電壓將降到1.0V以下，同時(shí)輸出功率不斷增加，為了減小母線(xiàn)損耗，計(jì)算機(jī)VRM

4、將把輸入母線(xiàn)電壓提高到48V。VRM的高頻化可以大大減小輸出濾波電容和濾波電感的體積，提高功率密度，減少成是雙向半橋直流變壓器。反激、雙管反激和正反激以及雙管正反激電路由于變壓器起著電感和變壓器的雙重作用，變壓器需要儲(chǔ)能，不能進(jìn)行能量的直接傳輸，所以不適合用作直流變壓器。滿(mǎn)足理想直流變壓器基本要求的電路結(jié)構(gòu)為：①Lr盡量小Lr越小，線(xiàn)路壓降越小，越能保證直流變壓器輸入、輸出的正比關(guān)系。②直流變壓器中不含有大的儲(chǔ)能元件儲(chǔ)能元件小是保證頻帶