gan高效大功率图腾柱pfc变换器研究

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1、硕士学位论文GaN高效大功率图腾柱PFC变换器研究STUDYONGaNHIGHEFFICIENCYHIGHPOWERTOTEMPOLEPFCCONVERTER李国鑫哈尔滨工业大学2016年12月万方数据国内图书分类号：TM46学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文GaN高效大功率图腾柱PFC变换器研究硕士研究生：李国鑫导师：和军平副教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2016年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedIndex:TM46U.D.

2、C:621.3DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringSTUDYONGaNHIGHEFFICIENCYHIGHPOWERTOTEMPOLEPFCCONVERTERCandidate：LiGuoxinSupervisor：Asso.Prof.HeJunpingAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreeInEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSc

3、hoolDateofDefence：Dec,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要高效率既是通信电源的一个重要发展趋势，也符合低碳环保、可持续发展的经济要求。本文分析了现有通信电源功率因数校正（PFC）电路效率提高的一般方法的优缺点，并从电路和新材料两个方面出发，结合现有的PFC电路的特点与氮化镓（GaN）开关的优势，设计研究了氮化镓图腾柱PFC电路，并对此电路提出了一种新型软开关改进方案，进行了实验和验证

4、。本文具体分析了氮化镓开关可在图腾柱PFC电路上发挥新作用的原因，通过对比分析图腾柱电路工作原理与传统无桥电路工作原理，阐述了图腾柱PFC取得高效率的原因。进一步通过Saber仿真，说明了新型软开关改进方案能够提高效率的可行性。根据PFC模块的开关频率、穿越频率等参数设计了PFC变换器的电流环路参数，并利用其Bode图进行验证。建立了平均电流控制（ACM）电感电流连续（CCM）模式下的图腾柱PFC的全纹波电流反馈模型。通过电流反馈模型得到了控制到输出的传递函数，并利用控制框图的化简建立了开环传递函数。用Matlab画出开环传递函数

5、的伯德图，分析了图腾柱PFC变换器调节器的特性。根据PFC模块的功率要求，选择了磁芯材质、磁芯型号、绕线的直径并设计了绕线匝数等电感参数，计算分析了电感的铜芯损耗与铁损。选取了型号为TPH3205WS的氮化镓开关，具体介绍了它的工作原理、导通模式、寄生参数等，理论上计算出损耗的大小。介绍了氮化镓器件本身对驱动的要求，通过对比分析自举驱动电路、变压器驱动电路、数字芯片驱动电路，设计了简单可靠的关键采样电路和驱动电路。最后，设计了PCB板，搭建起了一台PFC样机，测试了采样电路的快速性和驱动电路的可靠性。实测结果表明本图腾柱PFC可以

6、稳定运行在CCM模式下同时具有较高的功率因数（PF）值。通过与硅管模块效率对比，也说明了本氮化镓图腾柱PFC的高效性。关键词：氮化镓；软开关；图腾柱；PFC；高效率-I-万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractHighefficiencyisnotonlyanimportanttrendofcommunicationpower,butalsomeetstheeconomicrequirementsoflow-carbonenvironmentalprotectionandsustainabledevelopment.

7、Inthisthesis,theadvantagesanddisadvantagesofthemethodsofimprovingtheefficiencyofpowerfactorcorrection(PFC)intheexistingcommunicationpowersuppliesareanalyzed.ConsideringthecharacteristicsofPFCtopologiesandtheadvantagesofGaNswitches,GaNTotemPolePFCisdesignedandstudied.A

8、newsoft-switchingschemeisproposedinthisthesis,andtheexperimentandverificationarecarriedout.Inthisthesis,thereasonwhytheGaNsw