【正文】 變換器開(kāi)關(guān)管截至?xí)r等效電路圖當(dāng)時(shí)，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，整流管導(dǎo)通。由上面所做的假設(shè)條件可知，電源電壓VIN直接加在電感L的一端，而調(diào)整管所在的支路斷開(kāi)。設(shè)功率管開(kāi)關(guān)周期為T，導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間分別為、, 為導(dǎo)通時(shí)間占空比。 下面對(duì)BUCK變換器穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，上節(jié)中的假設(shè)在此仍然成立。 BUCK變換器穩(wěn)態(tài)分析根據(jù)BUCK變換器中流經(jīng)電感L的電流在每個(gè)周期是否降為零，可以將其工作模式區(qū)分為以下兩種：（1）連續(xù)導(dǎo)通模式（ContinuousConduction Mode, CCM），（2）不連續(xù)導(dǎo)通模式（DiscontinuousConduction Mode, DCM）?？傊?，BUCK變換器就是用電感L和電容C作為儲(chǔ)能組件，將能量以離散的形式由輸入傳到輸出的。同時(shí)，當(dāng)VO有所下降時(shí)，電容C也為負(fù)載RL提供部分能量。一旦開(kāi)關(guān)管變?yōu)榻刂?，整流管?dǎo)通，電感L中的磁場(chǎng)將改變其兩端的電壓極性，以保持其電流方向不變。若電容C兩端的電壓比輸出電壓略低，則電源還須為電容充電，在電容中儲(chǔ)存一定的能量。（3）輸出電壓中的紋波電壓與輸出電壓的比值小到允許忽略。（2）電感、電容是理想元件。這是一種同步整流結(jié)構(gòu)，即整流管采用由控制電路控制的功率MOSFET替代外部整流二極管，同步整流結(jié)構(gòu)可以節(jié)約變換器成本和面積，提高轉(zhuǎn)換器效率。 BUCK變換器主電路結(jié)構(gòu)和工作原理。第四章是總結(jié)，主要對(duì)全文內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)要的回顧。最后介紹了變換器的控制原理，包括PFM模式和PWM模式。首先闡述了課題研究的背景和意義，然后在總結(jié)了當(dāng)前技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上對(duì)開(kāi)關(guān)電源技術(shù)今后發(fā)展的趨勢(shì)進(jìn)行了展望，最后簡(jiǎn)要交代了本論文的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排?，F(xiàn)在，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電源產(chǎn)業(yè)的作用已越來(lái)越被重視，標(biāo)準(zhǔn)化可以縮短產(chǎn)品推向市場(chǎng)的周期并降低成本，但目前多數(shù)國(guó)內(nèi)企業(yè)采用自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，按照自己的測(cè)試規(guī)范測(cè)試，各個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也存在著技術(shù)指標(biāo)落后，測(cè)試方法可操作性差等問(wèn)題，導(dǎo)致業(yè)界沒(méi)有統(tǒng)一、完善的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，為了推動(dòng)模塊電源的技術(shù)進(jìn)步，提供國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量控制的依據(jù)，制定科學(xué)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)迫在眉睫。50 W、75 W、100 W及150 W為半磚式結(jié)構(gòu)，200 W、250 W、300 W及400 W為磚式結(jié)構(gòu)。另外熱分析可根據(jù)線路板定位、邊緣溫度和氣流的方向及速度等環(huán)境參數(shù)給出一幅用不同顏色標(biāo)記的曲線圖，從而幫助設(shè)計(jì)人員掌握整個(gè)線路板在穩(wěn)定狀態(tài)條件下的熱量分布情況。軟件的另一個(gè)功能是通過(guò)仿真的方法評(píng)估模塊電源的性能。這些軟件可指導(dǎo)元器件選擇，并提供材料清單、電路仿真及熱分析，縮短了電源設(shè)計(jì)的周期，提高了電源的性能。市場(chǎng)上已出現(xiàn)的基本功率模塊封裝只有11 mm11 mm大小，開(kāi)關(guān)頻率 1 MHz，級(jí)聯(lián)多個(gè)模塊和相關(guān)元件，可獲得大于100 A的工作電流，與其它采用分立式元件的電路相比，其效率提高了6 %，功率損耗降低25 %，器件尺寸縮小50 %左右。利用基本模塊組合起來(lái)的多相設(shè)計(jì)技術(shù)逐步得到推廣。在10 mΩ負(fù)載的情況下，通往負(fù)載路徑上的每mΩ電阻都會(huì)使效率下降10 %，印制電路板的導(dǎo)線電阻、電感器的串聯(lián)電阻、MOSFET的導(dǎo)通電阻及 MOSFET的管芯接線等對(duì)效率都有影響。與此同時(shí)，集成電路所需的電流增加，要求電源提供較大的負(fù)載輸出能力。高效率可使功耗相對(duì)減少，工作溫度降低，所需的輸入功率減少，也提高了功率密度[14]。之所以能達(dá)到這些指標(biāo)，應(yīng)歸功于微電子技術(shù)的發(fā)展使大量高性能的新型器件涌現(xiàn)出來(lái)，從而使損耗降低。 開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 高效率如今通信產(chǎn)品日趨小型化，必然要求模塊電源減小體積、提高功率密度，而提高效率是與之相輔相成的。最近的一些臺(tái)式計(jì)算機(jī)、工作站和服務(wù)器已經(jīng)把12 V輸入作為VRM供電電壓,在一些筆記本電腦上VRM已經(jīng)直接把16 V～ V輸出[10]。這里可以看出VRM版本的不同，也意味著主板可以為不同的CPU提供其工作電壓[9]。VRM電源規(guī)范基本上是隨著Intel處理器的發(fā)展而發(fā)展的，早期PII——。 電壓調(diào)節(jié)模塊電壓調(diào)節(jié)器模塊(VRM)是一類低電壓、大電流輸出DCDC變換器模塊，其主要作用是向微處理器提供穩(wěn)定的電源，同時(shí)也對(duì)電腦啟動(dòng)時(shí)電壓的變化情況和時(shí)序作出了明確的要求。由于功率MOSFET的導(dǎo)通電阻很低，能提高電源效率。因此，傳統(tǒng)的二極管整流電路已無(wú)法滿足實(shí)現(xiàn)低電壓、大電流開(kāi)關(guān)電源高效率及小體積的需要，成為制約DC/DC變換器提高效率的瓶頸。此時(shí)超快恢復(fù)二極管的整流損耗已接近甚至超過(guò)電源輸出功率的50 %?？旎謴?fù)二極管（FRD）或超快恢復(fù)二極管（SRD） V～ V，即使采用低壓降的肖特基二極管（SBD）， V的壓降，這就導(dǎo)致整流損耗增大，電源效率降低。例如同步整流(SR)技術(shù)，即以功率MOS管反接作為整流用開(kāi)關(guān)二極管，代替肖特基二極管(SBD)，可降低管壓降，從而提高電路效率。現(xiàn)在，達(dá)到這一目標(biāo)的開(kāi)關(guān)變換器產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)。為此必須研究開(kāi)關(guān)電壓和電流波形不交疊的技術(shù)，即所謂的零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）和零電流開(kāi)關(guān)（ZCS）技術(shù)，或稱為軟開(kāi)關(guān)技術(shù)（相對(duì)于PWM硬開(kāi)關(guān)技術(shù)而言）[7]。 軟開(kāi)關(guān)技術(shù)脈寬調(diào)制（PWM）開(kāi)關(guān)電源按硬開(kāi)關(guān)模式工作，開(kāi)關(guān)過(guò)程中，開(kāi)關(guān)器件的電壓和電流波形有交疊，因而引起較大的開(kāi)關(guān)損耗。IR公司還開(kāi)發(fā)了一種低柵極電荷(Qg)的HEXFET，使開(kāi)關(guān)速度更快，同時(shí)兼顧通態(tài)電阻和柵極電荷兩者同時(shí)降低。如其開(kāi)發(fā)的一種HEXFET場(chǎng)效應(yīng)管，其溝槽(Trench)，通態(tài)電阻R可達(dá)3 mΩ。功率MOSFET管因快速性較好，驅(qū)動(dòng)功率小，成本低，易適用于中小功率的場(chǎng)合而得到廣泛應(yīng)用[5][6]。 開(kāi)關(guān)電源技術(shù)研究現(xiàn)狀 半導(dǎo)體功率器件開(kāi)關(guān)電源變換器最早出現(xiàn)在二十世紀(jì)五十年代，只有到了七十年代，隨著現(xiàn)代功率半導(dǎo)體器件發(fā)展及其穩(wěn)定性提高，開(kāi)關(guān)電源變換器才得以廣泛應(yīng)用。 V鋰離子電池作為電源的消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，且功能和性能變得更多和更高，對(duì)適用于這類產(chǎn)品的BUCK變換器的性能提出了更高的要求。 開(kāi)關(guān)電源技術(shù)于20世紀(jì)80年代引入我國(guó)，隨著計(jì)算機(jī)、通訊、汽車等行業(yè)的迅速發(fā)展,我國(guó)開(kāi)關(guān)電源市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)，開(kāi)關(guān)電源控制器芯片的研究已成為國(guó)內(nèi)功率電子學(xué)領(lǐng)域中頗受關(guān)注的熱點(diǎn)。對(duì)于非隔離的DC/DC開(kāi)關(guān)電源，按照電路功能劃分，有降壓式（BUCK）、升壓式（BOOST），還有升降壓式（BUCKBOOST）等。20世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)全面實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代。20世紀(jì)50年代，美國(guó)宇航局以小型化、重量輕為目標(biāo)，開(kāi)發(fā)了開(kāi)關(guān)電源。又因?yàn)檎{(diào)整管工作在線性放大狀態(tài)，為了保證輸出電壓穩(wěn)定，其集電極與發(fā)射極之間需承受較大的電壓差，導(dǎo)致調(diào)整管功耗較大，電源效率很低，一般只有45 %左右[1]。但由于調(diào)整管靜態(tài)損耗大，需要安裝一個(gè)很大的散熱器給它散熱。傳統(tǒng)的晶體管串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源是連續(xù)控制的線性穩(wěn)壓電源。 Simulation based on LTSPICE 目 錄摘 要 ⅰAbstract ⅱ第一章 引 言 1 課題的背景和研究意義 1 開(kāi)關(guān)電源技術(shù)研究現(xiàn)狀 2 半導(dǎo)體功率器件 2 軟開(kāi)關(guān)技術(shù) 2 同步整流技術(shù) 3 電壓調(diào)節(jié)模塊 3 開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 4 高效率 4 低壓大電流 4 智能化設(shè)計(jì) 5 標(biāo)準(zhǔn)化工作 5 論文結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容 5第二章 同步整流BUCK變換器原理 7 BUKC變換器主電路結(jié)構(gòu)和工作原理 7 BUKC變換器穩(wěn)態(tài)分析 8 連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM） 8 不連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM） 11 CCM和DCM的臨界條件 14 BUKC變換器控制原理 15 脈沖寬度調(diào)節(jié)（PWM） 16 脈沖頻率調(diào)節(jié)（PFM