高功率密度大功率电源关键技术研究

陈双喜

摘 要：本文根据电源研发的指标要求，基于大功率开关电源的实现方案，研究了高功率密度大功率电源的关键技术，主要内容包括主电路拓扑结构、方案设计、整流滤波技术、仿真技术等。

关键词：高功率密度;大功率;电源;关键技术

中图分类号： TL503.5             文献标识码： A            文章编号： 1673-1069（2017）01-176-2

0  引言

经过长期的发展，电源技术已经非常成熟，包括软开关技术、组装技术、整流技术、智能化控制技术等，电源技术的未来发展方向为智能化、高频化、绿色化、高功率密度以及高可靠性等。

对于电源工程师来说，高功率密度是主要的追求目标，提高开关的频率、减小变压器和滤波电感电容的体积是研发重点，要想达到这个目标，高频变压器的磁芯要使用高导磁率、高饱和磁感应强度、低损耗以及良好稳定性的铁磁材料，现在市场上小功率开关电源的功率密度较高，例如，最大输出功率600W的软开关DC/DC产品的功率密度为120W/in3[1]，大功率开关电源工频隔离产品的功率密度小于0.1W/cm3，相对于小功率开关电源，大功率开关电源的功率密度有较大的提升空间。

1  开关电源的方案设计

1.1 结构方案

如果是一个闭环数字控制直流电源系统，一般包括功率变换、检测反馈和控制驱动三部分。（如图1所示）大功率开关电源常用的结构方案有三种：分别是单功率单元单控制方案、多功率单元井联单控制系统方案和多功率单元多控制系统方案。其中单功率单元单控制方案下，一个控制器控制一……