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在低压大电流领域,电压调节模块(VRM)是专门为计算机或服务器CPU供电的DC/DC模块电源,也是电力电子研究的热点和难点。随着超大规模集成电路的集成度不断提高,CPU的速度大幅提高,CPU要求供电电源提供的总功率不断增加,但输出电压越来越低(<1V),输出电流越来越高(>100A),动态响应速度要求越来越快,输出电压纹波却在降低,功率密度增大,这为开关电源的设计者提出了前所未有的挑战。目前5~12V输入的DC/DC变换器早已广泛应用在VRM场合,随着功率密度的进一步提高,5V或12V输入已经不能满足电压调节模块各方面的要求,所以将输入电压提高到通信行业标准母线电压48V也就成为了VRM未来发展的必然选择。
本文首先介绍了电力电子技术发展概况和当今世界电力电子技术发展的热点,然后介绍了VRM的概念和特点,回顾了VRM的发展历史,分析了VRM的研究现状与应用前景。接下来介绍了各种隔离型拓扑的特点以及适合VRM的隔离型拓扑选择,并介绍了设计的难点和提高VRM动态性能的方法。第三部分在前面的基础上提出了移相控制的48V输入半桥倍流整流VRM,分析了移相控制的基本原理,工作特点和优点,控制策略的选择。然后设计了一台移相控制48V输入的半桥倍流整流VRM变换器,给出了详细的设计过程,尤其是功率变压器的设计和控制补偿环节的设计,在第五章根据前面介绍的理论和实际情况搭建了仿真电路和实验样机,并给出了输出电压电流,开关管电压电流以及谐振情况下软开关仿真结果和实验结果。最后总结了本文工作并对将来的工作进行了展望,为今后的研究设定了方向。