引言
随着空间低温制冷技术的提升,卫星载荷的功率正在不断增加,这使得DC-DC变换器在效率和体积方面面临更高的要求[1]。现有的DC-DC变换器已经难以满足未来宇航任务的需求,因此,效率和体积的持续提升[2],成为未来宇航用DC-DC变换器发展的必然趋势。
在高功率DC-DC变换器中,Buck变换器以其结构简洁和输入电压范围广而著称。通过精心设计的环路,它能在较宽频带内实现低输出阻抗,从而满足动态响应过程中对电压稳定度的严格需求。针对大电流输出,Buck变换器可便捷地拓展为多相交错并联结构。这种多相并联设计能有效抵消输入和输出电容上的电流纹波,显著降低对电容容值和ESR的要求。此外,交错并联还能提升功率密度和散热能力,因为功率被分散到多个相位,每个相位的电流更小,从而允许使用更小尺寸的电感和MOS管。同时,热量也被分散到更大面积上,使得散热更为容易[3]。本文基于交错并联Buck变换拓扑,设计了一种输入电压范围70 V~110 V、输出电压42 V、额定功率800 W的DC-DC变换器,并进行了相应的验证试验。验证结果表明,该DC-DC变换器的峰值效率达到95.57%,实现了高可靠和高效率设计目标,验证了理论分析的正确性。
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作者信息:
吴临玉,康端刚,王旭升
(兰州空间技术物理研究所,甘肃 兰州 730000)
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