阵列式磁集成电压调整模块及其控制方法研究

论文摘要

磁集成技术有利于磁件体积、重量的减小、磁件损耗的降低、电流纹波的减小以及电源动态性能的改善,对变换器功率密度的提高和性能的改善有重要意义,因而正越来越受到人们的关注。本文主要对VRM中的阵列式磁集成技术进行了应用分析:首先,分析了交错并联技术与同步整流技术的原理及四相并联同步整流Buck变换器的工作过程。其次,利用“场”、“路”结合的方法分析了阵列式集成磁件消除直流偏磁的原理,给出了阵列式集成磁件的平面化结构,建立了集成磁件的等效电路,并利用电磁场有限元仿真软件对提出的阵列式集成磁件进行了仿真,电磁场有限元仿真分析结果表明,阵列式集成磁件的直流偏磁得以消除;再次,对阵列式磁集成VRM的控制方法进行了分析,提出了D > 0.25的阵列式磁集成VRM控制方案,并利用电路仿真软件saber对D > 0.25的阵列式磁集成VRM及D < 0.25的阵列式磁集成VRM进行了仿真对比分析,仿真结果表明本文提出的D > 0.25的阵列式磁集成VRM比传统的D < 0.25的阵列式磁集成VRM性能更优越;最后,在不考虑漏磁通影响的情况下,分析了阵列式集成磁件参数对VRM性能的影响,并利用电路仿真软件saber对阵列式磁集成VRM与分立VRM进行了仿真对比分析,仿真结果表明了理论分析的正确性。实验结果表明使用阵列式集成磁件的四相并联同步整流VRM的稳态输出电压和动态响应较好,同时也验证了阵列式磁集成VRM的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 电压调整模块（VRM）的发展概况
• 1.3 阵列式磁集成 VRM 中的关键技术简介
• 1.3.1 交错并联技术
• 1.3.2 同步整流技术
• 1.3.3 磁集成技术
• 1.4 本文所做的工作
• 1.5 本章小结
• 2 四相并联同步整流 VRM 特性分析
• 2.1 单相 VRM 特性分析
• 2.1.1 同步整流技术的基本原理
• 2.1.2 SR-Buck 变换器工作性能分析
• 2.2 多相并联同步整流 VRM
• 2.2.1 交错并联技术的基本原理
• 2.2.1.1 转折点位于分段线上的输出电流纹波
• 2.2.1.2 转折点位于分段线之内的输出电流纹波
• 2.2.2 四相并联同步整流 VRM 的工作性能分析
• 2.3 本章小结
• 3 阵列式磁集成原理分析
• 3.1 磁件分析方法
• 3.1.1 集成磁件的分类
• 3.1.2 集成磁件等效磁路的建立方法
• 3.1.2.1 磁路-电路对偶变换法
• 3.1.2.2 源转移等效变换法
• 3.2 阵列式磁集成提出的理论基础
• 3.3 阵列式集成磁件的集成原理
• 3.4 阵列式集成磁件的磁通分析
• 3.4.1 直流磁通分布
• 3.4.2 交流磁通分布
• 3.5 阵列式集成磁件的平面化结构及电磁场仿真
• 3.6 阵列式集成磁件的等效磁路、电路
• 3.7 本章小结
• 4 阵列式磁集成 VRM 的控制方案及集成磁件参数对 VRM 性能的影响
• 4.1 D < 0.25 的四相并联阵列式磁集成 VRM 分析
• 0.25 的四相并联阵列式磁集成 VRM 分析'>4.2 D > 0.25 的四相并联阵列式磁集成 VRM 分析
• 4.3 两种控制方案下阵列式磁集成 VRM 的电路仿真对比
• 4.3.1 D < 0.25 的四相并联阵列式磁集成 VRM 电路仿真
• 0.25 的四相并联阵列式磁集成 VRM 电路仿真'>4.3.2 D > 0.25 的四相并联阵列式磁集成 VRM 电路仿真
• 4.4 阵列式集成磁件参数对 VRM 性能的影响
• 4.5 阵列式集成磁件的优化设计
• 4.6 阵列式磁集成 VRM 电路仿真
• 4.6.1 等效稳态电感相同时的对比
• 4.6.2 等效动态电感相同时的对比
• 4.7 实验验证
• 4.8 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表的学术论文及科研成果