论文总字数：25209字

摘 要

在电子技术飞速发展的背景下，电脑、交换机等电子产品的运算速度越来越快，这对为其供电的电压模块提出了更严格的要求。在未来电子产品小型化、便携化和高速率的背景下，需要我们对电压调节模块(Voltage Regulator Module，VRM)进行优化设计，本文设计了一款能实现将48V变换为1.2V/150A输出的电路。

根据电路的电压和输送功率指标，决定把变换电路的分为两级，前级采用不对称半桥负责实现48V转换为4.8V。后级主电路采用简单易控制的Buck电路，负责把4.8V转化为1.2V。后级电路运用同步整流技术、多相交错并联技术减小电路的损耗和电流纹波。使用多相交错并联技术能大大减小滤波电容和滤波电感的体积，是实现电路小型化的关键技术。本文中采用了四相交错并联的buck电路，并运用Saber、MATLAB分别对电路的两级进行仿真。

仿真得出的数据为：输出电流由约为149.9A，电流纹波幅值为0.2A，总电流纹波百分比是0.13%，平均每相电流约为37.5A。符合电流要求，电压纹波幅值0.002V，电压纹波百分比是0.16%。

关键词：电压调节 不对称半桥 MATLAB 仿真

Research on low voltage high current voltage regulating moduleter

Abstract

In the context of the rapid development of electronic technology, computers, switches and other electronic products faster and faster operation, which for its power supply voltage module made more stringent requirements. In the context of future miniaturization, portability and high speed of electronic products, we need to optimize the voltage regulator module (VRM), this paper designed a can convert 48V to 1.2V / 150A output Circuit.

The circuit is divided into two levels, the front class asymmetrical half bridge is responsible for achieving 48V conversion to 4.8V. After the main circuit with a simple control of the Buck circuit, responsible for 4.8V into 1.2V. The post-stage circuit uses synchronous rectification technology, multi-phase parallel staggered technology to reduce the circuit loss and current ripple. The use of multi-phase staggered parallel technology can greatly reduce the size of the filter capacitor and the inductor, is to achieve the key technology of small circuit. In this paper, a four-phase cross-parallel buck circuit is used, and Saber and MATLAB are used to simulate the two stages of the circuit.

The simulation results are as follows: the output current is about 149.9A, the current ripple amplitude is 0.2A, the total current ripple percentage is 0.13%, and the average current per phase is about 37.5A. Meet the current requirements, the voltage ripple amplitude 0.002V, the voltage ripple percentage is 0.16%.

Key Words: voltage regulation; asymmetric half bridge; MATLAB; simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2. VRM的国内外研究现状及发展前景 2

1.3本文研究内容与意义 3

第二章 VRM技术相关研究 5

2.1 软开关技术 5

2.2同步整流技术 6

2.3多相交错并联技术 7

2.4并联均流技术 9

2.4 本章小结 10

第三章VRM电路结构设计 11

3.1 VRM电路整体结构设计 11

3.2 VRM前级隔离式拓扑电路设计 11

3.2.1推挽变换电路 11

3.2.2全桥变换电路 12

3.2.3半桥和不对称半桥电路 12

3.3 VRM前级副边整流拓扑的设计 13

3.3.1全桥整流拓扑 14

3.3.2全波整流拓扑 14

3.3.3倍流整流拓扑 14

3.3.4不对称半桥全波变换电路工作原理 15

3.3.5 不对称半桥软开关实现条件 22

3.4 VRM后级电路拓扑选择 23

3.4.1Buck电路的工作原理： 23

3.4.2Buck电路工作模式 23

3.5 VRM主电路控制方式 23

3.6本章小结 25

第四章 VRM参数设计 26

4.1前级电路主参数的确定 26

4.1.1占空比的确定 26

4.1.2 变压器的设计 26

4.1.3前级开关管的选择 28

4.1.4隔直电容参数选择 28

4.1.5谐振电感参数的确定 28

4.1.6输出滤波电感和滤波电容设计 28

4.1.7不对称半桥驱动绕组的设计 29

4.2后级主电路参数计算 29

4.2.1占空比的确定 29

4.2.2交错并联的相数 29

4.2.3后级功率开关管选择MOS管 30

4.2.4单相输出滤波电感和滤波电容 30

4.3前级控制电路的设计 31

4.3.1前级控制芯片的选择 31

4.3.2 SG3525A的外围电路设计 33

4.3.3驱动芯片的选择 34

4.4 本章小结 35

第五章 VRM电路仿真与验证分析 36

5.1前级不对称半桥全波整流电路仿真与分析 36

5.2后级多相交错并联buck电路仿真分析 40

5.3 本章小结 45

第六章 结论与展望 46

参考文献 48

致 谢 50

第一章 绪论

随着科学技术的飞快发展和广泛应用，手机、电脑更新换代越来越快，型号越来越多，同时他们使用了很多其他公司生产的IC(integrated circuit, IC)、CPU(Central Processing Unit, CPU)元件，到今天电子产品的运行速度达到GHz级别。CPU处理器速度的提高对给它供电的相关组件也提出了更高的要求。

1.1 课题研究背景

VRM是分布式电源系统(Distributed Power Systems, DPS)的关键部分，是现在电力电子学科是攻关的一个热门，微处理器的供电电源必须有比微处理器更高的工作频率，在目前的发展趋势下，可以看出电压调节模块(Voltage Regulator Module, VRM)必将向着低电压、大电流、小体积、高频化、高功率密度、高可靠性、高效率、快速动态响应的方向发展^[1]。居民用电经过AC/DC变换成48V的母线电压，48V的总线电压通过48V型的高压VRM直接变换，也可以经过板上变压器变成12V再接中压VRM或者变成5V接低压VRM成目标电压。可以知道，VRM就接在负载的前一级，他们电气联系紧密。

请支付后下载全文，论文总字数：25209字