一种直流电源的设计..docVIP

本科毕业设计(论文)附件 （小初号，宋体、居中） 题目： 一种DC/DC模块电源的设计 教学单位： 专 业： 学 号： 姓 名： 指导教师： （三号，宋体、居中） 2015年 4月 （三号，宋体、居中） 摘 要 绪论 1.1 研究背景和意义 1.1.1 论文研究的背景和意义 DC/DC模块电源已广泛用于微波通讯、航空电子、地面雷达、消防设备、医疗器械等诸多领域其中有许多应用场合需要多路输出如在单片机智能控制器中，单片机供电需要SV，而运放集成电路通常需要12V。在设计一多路输出电源时，有许多地方不同于单路输出，需要考虑的问题较多，难度较大、比如，既要考虑变压器管脚限制、多副边变压器设讨一、各路的稳压电路实现，又要考虑每路轻载技满载时的负载调整率，负载的交又调节特性。 DC/DC模块电源一般是在PCB或DBC等基板上，采用SMT或MCM工艺制成的电源模块。PCB模块电源分为隔离砖块电源、负荷点电源（POL）、电压调整模块（vrm）是一个专门给CPU供电的电源模块，目前主要采用多相BOCK电路结构，因此可以与负荷点电源（POL）归为同一类型。 DC/DC模块电源广泛用于远程及数据通讯、计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域，按额定功率的大小来分可分为750W以上、750W~1W和1W以下3大类。。近几年，DC／DC模块电源在低功率范围内的增长率大幅度提高，其中 6W~25W 的电源模块的增长率最高，这是因为它们大量用于直流测量和测试设备、计算机显示系统、计算机和军事通讯系统。由于采用 PCB作为变换器的基板材料，因此具有设计周期短、系统升级容易等特点，尤其近几年 由于数据业 务的飞速发展和分布式供 电系统 的不断推广 ，其应用越来越广泛。随着半导体工艺、封装技术和高频软开关的大量使用 ，由于 DC／DC 模块 电源的额定功率参数 能方便 的根据 实际需要进行调整，模块的成本及其尺寸可以减少 。 此外，与混合集成集成式电源模块相 比，它还有如下一些技术上的优势。(1)能更好的根据负载变化进行调整 。PCB模块 电源 消除了电源输出和负载问的连线带来的电阻和 电感 ，从而能更好的实现直流和瞬态调压 。(2)效率更高。 电源连接器的导 电损耗被消除了。此外，它可以采用地线层和其他直流 电源层来传导直流 电流 。因为这些系统层的电阻低于小 电源模块，在 PCB引线上的导电损耗可 以更低。(3)热量管理效果更佳 。 整个系统 电路板可以作为变换器的散热器。相应的，过热点的温升也比混合集成式的变换器模块中的低得多，后者可用于散热的 PCB板面积十分有限。这改善了系统的长期可靠性 。(4)成本低 。 既然板上电源可以根据实际电源需要进行优化，所花费的成本就会低于其额定指标过高的标准 电源模块。这一方法还能省下采用大电流连接器所花费的成本 。由于电压瞬态调节能力更强，还可 以进一步减少输 出解 耦 电容的数量。大多数板上电源的元件还可以用于系统的其他模块 ，元件可以大批量采购，这也节约了成本。 据了解，目前在全球模块电源市场上，技术上最领先 的是美 国，典型的企业包括PowerOne和 Vicor。从技术水平上，美国的水平至少领先 曰本和中国 10年，而中、日的技术基本在 同一水平上。工艺上，美国领先更多，这方面我国和 曰本也有差距。美国公司可以以更小的产品体积 ，提供更大的电压转换比、更高的频率和更大电流输出，并能保证产品性能稳定。 目前著名的国外品牌产品如下 ： 美国VICOR公司的 DC／DC变换器 电路技术的核心是零电流开关，工艺上大量采用二次集成和定制器件，它使 VICOR变换器工作频率超过 1MHz，效率达 90％以上，功率密度 比普通变换器高 10倍，可达每立方英寸 120W 。模块 接通 电源后 把一个量 子 化的能量块 从输入源输到一个 由变压 器初级线圈固有漏电感和电容元件构成的 LC谐振电路。同时一个近似于半个正弦波的电流通过功率场 效应管开关，电流 为零时开关接通，经过半个正弦波后电流返回零时开关断开。VICOR的变换器采用这种零电流开关原理，减小了开关损耗 ，降低了传导和辐射噪声电平。为保证不同负载下系统的稳定性，VICOR 的变换器采用变频技术跟踪负载电流的变化，以保证在任何情况下该产品都工作在最佳状态下。 日本 LAMBDA 公 司 变 换 器 、美 国POWER—ONE 电源模块和 ASTEC (雅达)属于 PWM 部分谐振零电压开关。在脉宽调制性恒频变换器线路的条件下，让功率场效应管在开通和关断的瞬