一种两级式变换器的最优工作点分析

胡潇潇，吴琨（同济大学电子与信息工程学院，上海 201804）

一种两级式变换器的最优工作点分析

胡潇潇，吴琨
（同济大学电子与信息工程学院，上海 201804）

本文详细分析了一种两级式变换器的优化设计，针对谐振变换器级联Buck电路的结构，根据开关损耗和导通损耗，量化了变压器的匝比与效率之间的关系，理论计算出了该变换器的最优工作点。该两级式变换器适用于48V母线电压输入的VRM，解决了传统单级式变换器在此应用上出现的占空比失控和效率低等问题。此外，本文搭建了一台48V输入、5V/8A输出的原理样机验证了理论分析的正确性。

两级式变换器；最优工作点；开关损耗；导通损耗

本文引用格式：胡潇潇，吴琨.一种两级式变换器的最优工作点分析［J］.新型工业化，2016，6（7）：22-27.

0　引言

随着超大规模集成电路的飞速发展，计算机以及通讯设备对供电电源提出了越来越高的要求。Intel公司对VRM（Voltage Regulator Module）的输出电压、电流的需求［1］如下：输出电压越来越低（＜1V），输出电流越来越大（＞150A）。与此同时，要求输出电压在动态变化时电压波动量小（＜2％oV）［1］。VRM向着低电压、大电流、高可靠性、高效率的方向发展［2-3］。

输入直流母线上的损耗会随负载功率的提高而相应增加。为减小直流母线上的损耗，VRM的输入电压由原先的5V提高到12V，以及未来将达到48V［4-6］。这使得输入电压与输出电压相差十分悬殊，不利于变换器的设计。文献［7］提出了采用电感带抽头的Buck变换器以扩展占空比，并结合多相交错并联技术，优化了VRM的设计。然而，带中间抽头的Buck变换器对占空比的扩展毕竟是有限的，当输入电压为24V以上时，其不再适用。……