同步整流技术在直流变换电路中的应用【开题报告+文献综述+毕业论文】

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1、本科毕业论文系列开题报告电气工程及其自动化同步整流技术在直流变换电路中的应用一、课题研究意义及现状随着计算机、通信技术的发展，低压大电流开关电源越来越成为目前一个重要的研究课题。而效率问题始终是开关电源发展的一个主旋律，同步整流技术的出现，正是顺应了这发展趋势。同步整流技术出现较早，但早期的技术很难转换为产品，主要是因为（1)驱动技术不成熟，可靠性不高；（2)专用配套的低导通电阻功率MOSFET还未投放市场；（3)还未采用MOSFET并联肖特基二极管以降低寄生二极管的导通损耗；（4)在产品设计中没有解决分布电感对MOSFET开关

2、损耗的影响目前，同步整流技术在DC-DC模块电源领域得到了广泛的应用。同步整流技术是通过控制功率MOSFET的驱动电路，来利用功率MOSFET实现整流功能的技术，随着MOSFET设计工业技术的进步，使当今的MOSFET的性能大大提高。例如IR公司的MOS管IRF7821，其最大导通电阻仅为9.1mΩ，开关时间小于10ns，栅电荷仅9.3nc，而且在逻辑电平下驱动即可。同步整流技术几乎可以应用到各种电路拓扑，并且可以与其它技术相结合，从而形成了各具特色的同步整流技术。例如，（1）有源箝位技术与同步整流技术结合，实现了软开关同步整流

3、技术，进一步降低了同步整流MOS管的开关损耗，效率也得到了进一步的提高。（2）采用了一种双级单绕组自驱动同步整流方案，随着输出电压的进一步降低，很多拓扑要求主变压器上用于驱动SR管的绕组电压无为零时段，可以有效的拓宽自驱动SR适用拓扑范围，减少了开关损耗。同步整流技术未来的技术发展将集中在以下几个方面：1）进一步高频化和提高快速动态响应。2）发展先进的同步整流器件、磁性元件。3）优化拓扑结构。4）与其他技术结合。5）发展先进的封装集成技术。同步整流技术符合高效节能的要求，适应新一代芯片电压的要求，有着非常广阔的应用前景。但目前只

4、有较少的公司掌握了该项技术，并且实现的成本也很高，而且还有很多应用领域未得到开拓。二、课题研究的主要内容和预期目标本设计的主要内容和基本要求如下：（1）学习开关电源相关一些基本知识，包括电路拓扑以及对应的工作原理。（2）学习影响开关电源效率的因素以及提高开关电源效率的常用方法。（3）重点学习同步整流技术，包括能应用与同步整流技术的新型电力电子器件以及对应的应用电路。（4）设计并制作一款基于同步整流技术的降压电路，基本的条件如下，输入电压5V，输出3.3V/4A，效率达到90%以上。本设计要求完成一种基于同步整流技术的直流变换电路

5、的设计与制作。三、课题研究的方法及措施以下是降压DC/DC转换器的电路图由于电流通过硅二极管的正向压降和反向恢复，导致其功耗成倍增加，从而导致整体功效的降低。为了尽量减少这种损失，使用一个MOSFET开关代替二极管。这种设计被称为“同步整流”。在同步整流开关打开时，主开关关闭，反过来也是一样。为防止交叉传导，开关必须先开后合。正因为如此，一个二极管，仍需要进行开放。当MOSFET的开关用作同步整流，电流通常流向反向（源漏），这使得综合体二极管的电流在死区。当同步整流开关关闭时，由于具有低功率MOSFET通道电阻极小，电流通过MO

6、SFET通道，使得标准的整流二极管的正向压降可减少到几毫伏。同步整流可以提供超过90％的效率，以下是同步降压电路。同步整流技术首先应用在非隔离型变换器，随着输出电压的不断降低，变换器的输入输出电压变比则不断增大，相应的占空比则不断减小，同步整流Buck变换器的占空比下降到15～20％以下时，其性能将严重下降，主要的原因就是占空比太小而导致的。隔离型变换器则能够很好地解决这一问题，而且能够实现输人输出的电隔离。非隔离型变换器主要适用于小功率的场合，可靠性低。隔离型变换器则适用于较大功率、对瞬态特性要求不高的场合，高功率密度、高性价

7、，具有较大的灵活性。IRU3037可配合IR公司的小型HEXFET功率MOSFET，如IRF7301,IRF7311或IRF7752，设计成适用于1.8V输出、5V或3.3V输人系统的完整同步降压式转换器。它专用于低压、大电流功率系统的直流-直流转换电路，高效率:典型值90%，固定开关频率:200KHz。四、课题研究进度计划毕业设计期限：自2010年9月13至2011年4月30日。2010年9月13日至2010年10月5日:明确任务，查找资料，确定系统总体设计方案；2010年10月6日至2010年10月27日:写文献综述，外文翻

8、译2010年10月28日至2010年11月15日：完成开题报告，准备开题答辩2010年11月16日至2010年12月1日：完成硬件电路设计设计和仿真；2010年12月2日至2011年4月19日：设计与写论文，撰写设计报告与论文。2011年4月20日至2011年5