开放式电源模块损耗及散热的分析与优化

开放式电源模块作为模块电源的一个发展方向,其PCB铜层不仅作为导电线路,同时承担散热器作用。本文基于有源箝位正激拓扑,完善了开放式电源模块的损耗模型分析,给出磁件铁损和线路损耗的精确计算,引入随负载变化的温度系数,实现了全负载范围内对损耗特性的准确预计。在精确建模的基础上,综合考虑满载效率、空载损耗及散热要求,给出模块电源优化的系统思路,并结合18~36 V输入、5 V/150 W输出的指标,给出了开关频率、同步整流管并联只数、PCB铜厚影响的定量分析和具体优化方法。此外,结合损耗分析,通过对温升的估算给出过孔、敷铜面积、PCB层数的散热分析与优化设计。最后,样机实验验证了理论分析的正确性。     

基于矩阵变压器的1 MHz GaN LLC谐振变换器

现代工业生产越来越重视节约能源和降低成本,促使高效率和高功率密度成为分布式电源系统发展的主要方向。随着信息技术、计算机系统和电动汽车等领域的发展,对具有高效率、高功率密度的隔离电源的需求显著增加。本文针对数据中心服务器电源对高效率、高功率密度的需求,通过提升开关频率到1 MHz来提高变换器的功率密度;并对传统LLC变换器进行研究,阐述其工作原理及相对其他变换器的优势。在此基础上,应用GaN器件、矩阵变压器和同步整流来进一步优化传统LLC谐振变换器;最后设计并制作了一台1kW,380V输入、12V输出实验样机,功率密度达到300W/in3,验证了理论分析的正确性。