一种低压DC-DC升压电路的实现

， 提高其可靠性， 而在低温的环境下， 对器件的温度级别进行适当的选择， 对电容、磁芯等器件在满足输出指标的低温特性问题上也进行适当的考虑， 确保电源的可靠工作。

　　（1） 功率元器件的降额设计。由设计公式计算出各元器件的实际要求数值， 按降额使用的要求选取元器件。

　　磁性元件的设计： 变压器和输出滤波电感是DC-DC变换器的主要发热源， 承载着很大的功率， 本电路变压器选用的EE55 型磁芯， 电感选用的4H399 型磁环。

　　整流管： 本电路输出电压高、电流较小， 选用高耐压的快恢复二极管。其具有很好的开关特性， 它的正向压降（U_F）随温度的升高而降低， 可方便的串、并联使用，可降低整流管的导通损耗， 有利于电路的效率。本电路输出电压为100V, 输出电流为10A.因此， 选用快恢复二极管DSEI2×61-12B.

　　开关管： 功率MOSFET 具有开关速度快、损耗低、驱动电流小、无二次击穿现象、过载能力强、抗干扰能力强等优点， 广泛应用于高频开关电源。当输入电压为低压19.2 时， 流过开关管的峰值电流取Ip≈72A; 输入电压为高压28.8V 时， 漏源电压UDS=2×28.8+U 尖峰（尖峰是变压器漏感产生的）。

　　（2） 热设计。只有减小热阻， 提高效率， 才能提高电路的可靠性。电路的发热元件主要是开关管、变压器、整流管和电感等， 设计方面采取的措施包括：

　　①在散热器上合理分布热源， 将上述元器件分开摆放；②功率器件与散热器的连接面均匀涂抹导热硅脂， 减少热阻， 增加热传导； ③ 进行热分析计算和热设计， 确定散热器的尺寸、风机风量的大小及风道的设计。

　　1.4 电路试验结果

　　通过对该DC-DC 搭试电路的反复试验和相关指标测试， 其结果基本满足设计要求。电路性能指标的测试数据见表2.该电路的主要不足之处在于变换电路和变压器的漏感处理不理想， 导致初级MOSFET 上承受的峰值电压太高， 输入电压为高压28.8V 时最大可达150~160V, 采用的RC 吸收电路发热严重功耗大， 同时电路的效率偏低， 需要对电路进一步的优化和改进。

表2 性能指标的测试数据

　　2 DC-DC 变换技术的现状和未来

　　目前， 电源系统需要的DC-DC 电源模块越来越多，对其性能要求越来越高。除去常规电性能指标以外， 对其体积要求越来越小， 功率密度、转换效率和可靠性要求越来越高。因此， 如何开发设计出更高功率密度、更高转换效率、更低成本、更高性能的DC-DC 转换器始终是电力电子技术工程师追求的目标。下面对当今国际顶级DC-DC 产品的实用技术、专利技术和普遍采用的特有技术作简要的介绍， 以供大家分享。

　　2.1 有源钳位技术

　　有源钳位技术是在开关变换器的功率开关管上并联钳位电路， 以抑制开关管上的电压应力， 同时又使变压器铁芯磁通自动复位， 提高磁芯的有效利用率。有源钳位技术历经三代， 且都申报了专利。

　　2.2 全桥移相ZVS 软开关技术

　　全桥移相ZVS 软开关技术， 从上世纪90 年代中期风靡中大功率开关电源领域。该电路拓扑及控制技术在MOSFET 开关速度还不太理想时， 对DC-DC 变换器效率的提升起了很大作用， 然而工程师们也为此付出了一定的代价。

　　2.3 同步整流技术

　　近年来， 同步整流技术发展迅猛， 衍生的复合电路拓扑形式丰富， 可应用于Buck、正激、反激、半桥、推挽、全桥等电路。第一家申请专利是美国， 它的电路为Buck 加上双组交互Forward 组合技术， 其产品可获得92%以上的转换效率； 第二家申请专利的也是美国， 它的电路为Buck 加上一组对称拓扑（半桥、推挽、全桥），其产品可获得93%的转换效率。

　　3 结束语

　　为适应电子产品快速向小型化、便携式发展， 要求开关电源的体积更小、效率更高。同时， 电源产品需要满足高功率密度、低压大电流、高动态性能、输出电压种类的多元化、热切换、可靠性、环保等更为苛刻的要求。据统计， DC-DC 电源占开关电源的市场份额已达30%以上， 占模块电源的比例更是高达90%以上， 目前市场上生产的DC-DC 电源产品比较少， 而且应用成熟的全桥移相ZVS 软开关技术比较适合于中大功率的开关电源领域， 对中小功率的DC-DC 电源领域不太适用，因此需要技术人员付出更多的努力和心血， 尽快地学习和掌握现代先进的DC-DC 变换技术， 增强技术能力，拓宽产品市场领域。