电力电子系统是以电力电子技术为核心，由电力电子器件组成的能够实现一定功能的整体［1］。 随着电力电子技术的几次革新和机械化生产的快速发展，电力电子器件不断更新换代，使得电力电子系统趋于多功能与复杂化，更广泛地应用于能源、环境、交通运输、航空航天等重要领域。 电力电子系统通常被用于生产工艺的关键流程中，是实现生产功能的重要部分。 然而，电力电子系统在工作时其中的功率器件往往承受高电压、大电流以及极高开关频率，使其成为整个工作系统中最易发生故障的环节［2］。 一旦出现故障，系统的运行效率会大大下降，甚至直接失效。 因此，电力电子系统的稳定可靠运行与生产效率和质量有着直接联系，如何提高其可靠性、降低其故障率成为近年来的研究热点［3］。

在电力电子电路中，由于半导体存在开关损耗与导通损耗，磁芯元件存在铜耗和铁耗等，所以常需要散热器和风扇配合来达到所需散热效果。但风扇是散热系统中最容易出现故障的部件，显著影响电力电子电路的可靠性。因此在一些需要在恶劣环境中运行的电力电子装置通常需要进行无风扇设计。基于上述需求，本毕业设计旨在设计一款无风扇的Buck变换器。通过功率半导体并联，采用空心电感等方法减小电路中的损耗并使损耗分布均匀，从而使其在无风扇的条件下仍然可靠工作。

Buck电路是电力电子电路中，最基本的拓扑，在大功率、高效率的场合，常用同步整流技术，即由半桥和LC滤波器组成，本研究则是在半桥和滤波器的基础上进行优化，具有广泛意义。

1.1国外研究现状

20世纪 70 年代， 欧美国家将可靠性研究应用到化工、机械、汽车和电气等领域．20世纪 90 年代，电子设备可靠性预计手册［4-6］的出版使可靠性研究在电力电子领域逐渐兴起．近年来，为满足工程应用中高可靠性评估精度的要求，多种电力电子变换器可靠性模型建立方法被提出［7-18］．其中文献［16-18］提出了基于状态转移的可靠性定量评估方法，能够有效表征系统容错能力，是可靠性定量评估的发展方向．可靠性提高贯穿于电力电子变换器的设计和运行阶段，不同阶段采用不同方法，才能有效提高系统可靠性［12-15］。

1.2国内研究现况

在对电力电子电路的可靠性研究中，国内各大高校均有相关论文发表，其中主要可分为元件级别与系统级别两部分 ［19］。元件级别主要针对电力电子器件，按经验数据或失效物理分析进行建模，计算出相应的可靠性指标，从而总结出其可靠性优劣 ［20-21］。 系统级别的分析对象是由大量器件组成的设备或工作系统，通过不同方式对分析对象进行故障分析、建模并计算可靠性指标或参数，实现定性与定量的分析。

但是，多数文章都是对其电路进行可靠性分析，做故障预测和健康管理等，对于直接针对电路本身、工作环境等特点，进行的设计则较少。