直流变压器的作用及其应用

来源：乐鱼游戏官网网站入口    发布时间：2024-10-20 22:36:20

  信息技术特别是微处理器领域迅猛发展，微处理器内部的集成晶体管数量飞速增加，如图1所示，对分布式系统的供电性能提出了更高的要求。分布式电源系统中的核心部件——电压调节模块（Voltage Regulator Modules，简称 VRM）的发展的新趋势是：1）输入母线电压逐步的提升，未来的计算机VRM将把输入母线V，减小母线损耗，提高效率，同时大大减小输入滤波器的体积，提高电压调节的瞬态响应速度。2）输出电压越来越低，输出电流慢慢的变大，满足计算机芯片对电源容量的持续不断的增加，而且低的稳态工作电压能大大的提升微处理器的速度。3）负载变化率慢慢的升高，要求VRM有更好的瞬态响应性能。图2是Intel公司CPU的工作电压电流发展趋势图，负载变换率在不远的未来将会高达150A/us 。

  如何保证电源的高可靠性，如何进一步提升变换器的功率密度，在高频化的同证高效率，实现具有低电压、大电流、动态响应速度快、高稳定度输出等优良性能的高质量电源系统是当前研究的核心问题。近年来，以Fred.C.Lee为首的学者提出了“直流变压器”（DC/DC Transformer）的概念，在VRM中采用两级功率变换结构。

  本文详细的阐述了直流变压器的基本概念，归纳了直流变压器的基本电路结构，并系统的总结了直流变压器在三种不同的两级功率变换场合的应用。

  为了进一步提升微处理器的运算速度，下一代计算机微处理器的工作电压将降到1.0V以下，同时输出功率持续不断的增加，为了减小母线损耗，计算机VRM将把输入母线V。VRM的高频化可以大幅度减小输出滤波电容和滤波电感的体积，提高功率密度，减少成本。然而传统的单级结构的48V VRM变换器很难在保持高效率的同时实现高频化，开关频率只有大约200-300KHz。相比来说较低的开关频率使VRM需要较大的输出滤波电容和滤波电感，不仅增加了VRM的体积和成本，而且很难集成到计算机的微处理器中去。一般来说，输出滤波电容是 VRM最昂贵的部件之一。为此，美国弗吉尼亚电力电子中心以Fred.C.Lee为首的学者提出了两级结构的48V VRM，将不隔离的电压调节模块和直流变压器级联，大幅度的提升了VRM的开关频率。直流变压器电路结构相对比较简单，恒占空比工作，起隔离和降压的作用，利用变压器漏感实现能量的传输，不需输出滤波电感，同时实现了所有开关管的软开关，效率高。

  直流变换器有两种基本类型：即输出稳压的DC/DC变换器和输出电压随输入调节的“直流变压器”（DC/DC Transformer） 。直流变压器和交流变压器类似，将一种直流电压变换成另一种或多种直流电压;通过高频斩波-变压器隔离-高频整流来实现一种直流电压到与之成正比的另一种或多种直流电压的变换，可用于功率传输和电压检测等场合。

  ③ 输出不需滤波电感，能减小大大输出滤波器的体积和重量，动态性能好，瞬态响应速度快

  按变换器能量传输能力的角度，直流变压器能分为单向直流变压器和双向直流变压器;此外通过直流变压器的并联与串联组合可以构成组合式直流变压器。