隔离型低压大电流VRM标准拓扑研究.pdf

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1、万方数据第39卷第4期2005年8月电力电子技术PowerElectronicsV01．39．No．4August，2005隔离型低压大电流VRM标准拓扑研究蔡拥军，谢小高，叶欣，钱照明(浙江大学，浙江杭州310027)摘要：为了提高效率，增大功率密度，改善动态响应，电压调节模块(VoltageRegulatorModule，简称VRM)拓扑的选择极为重要。本文对现有几种适合低压大电流VRM拓扑的特点及用途进行了分析比较，其中包括输入级和输出整流级两个部分的比较。最后给出了具体的1V，50W的实验模型以及实

2、验波形。关键词：变流器，电压调整模块：倍流整流中图分类号：TP368．1文献标识码：A文章编号：1000一lOOX(2005)04—0032—04StudyofIsolatedLow·-voltageHigh·-currentVRMTopologiesCAIYong-jan，XIEXiao—gao，YEXin，QIANZhao—ming(ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Toimprovetheefficiency，powerdensityan

3、ddynamicresponseofVRM(VoltageRegulatorModule)，thechoiceofthetopologyseemstobemoreimportant．Thecomparisonandanalysisofexistingtopologiesforlow—voltagehigh-currentVRMsisproposedinthispaper，includingtheinputstageandoutputrectifierstage．Aprototypeofa1V，50WVRMi

4、sbuiltup，andtheexperimentalresultsaregiventoo．Keywords：converter／voltage-regulator-module；current—doublerrectifierFoundationProject：SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．50237030)l引言现今微处理器的工作时钟频率已达到2～3GHz，未来几年将会达到4GHz，甚至10GHzfIJ。微处理器及数字信号处理

5、器(DSP)的不断发展给它的供电系统电压调节模块(VoltageRegulatorModule．简称VRM)带来了极大的挑战，主要表现在：①输出电压的降低。目前VRM的输出电压大多数在1．3～1．8V之间12]，为进一步提高速度，未来将要求输出电压降低到1V以下[31，以满足CPU的工作要求；②输出电流的增大。芯片要求VRM的输出电流高达150At31；③电流的瞬态变化将达到450A／l-LSt3l。据报道，到2015年，一种特殊集成芯片(ASIC)的工作频率将高达32GHz。它要求供电电源输出的最大电流达

6、到450A，而供电电压只有0．6Vt4J。目前，VRM的输入端电压大部分来自12V母线，对未来的低压大电流VRM来说，12V作为母线的输入电压太低。今后将会被48V所代替阁。本文从变流器效率、体积、功率密度等方面入手。对若干种适合作低压大电流的VRM拓扑进行了分析和比较。首先对输入级拓扑，包括有源箝位正激(Active．ClampForward，简称ACF)、对称半桥基金项目：国家自然科学基金资助项目(50237030)定稿日期：2005--01—19作者简介：蔡拥军(1980一)，男，硕士研究生，研究方向

7、为小功率DC／DC变流器的研究。32(SymmetricalHalf-Bridge，简称SHB)、推挽正激(Push—PullForward，简称PPF)和移相全桥(Phase．ShiftedFull．Bridge，简称PSFB)进行了比较；然后对输出整流级拓扑，包括正激拓扑(ForwardTopology，简称FT)、中间抽头拓扑(Center-TappedTopology，简称CTF)、倍流整流拓扑(Current．DoublerTopology，简称CDT)进行了分析。最后给出了实验结果和波形。2输入

8、级拓扑分析现今的VRM主要有非隔离型和隔离型两种结构。前者发展比较成熟，应用也较为广泛：后者近几年刚起步，还处在研究阶段。目前适合做隔离型VRM的输入级拓扑有ACF，PPF，SHB和PSFB，图1示出这4种电路拓扑。匾1-lq辟(a)有源钳位正激(ACF)(b)对称半桥(SHB)圆q昏(c)推挽正激(PPF)(d)移相全桥(PSFB)图1输入级拓扑2．1有源箝位正激(ACF)变流器图1a示出ACF变流器电路拓扑结