【摘 要】
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分布式供电系统的广泛应用使模块电源的需求越来越多,对模块电源的功率密度、效率、成本和可靠性要求越来越高,开展高性能的高压全砖DC/DC模块电源的研究具有重要的意义。本文以输入电压200400V、输出28V/1000W的高压全砖DC/DC模块电源作为研究对象,采用两级式拓扑方案,前级为Buck变换器,实现稳压功能,后级为LLC谐振变换器实现变压和隔离,其中变压器采用绕组原边串联副边并联形式的矩阵变压
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分布式供电系统的广泛应用使模块电源的需求越来越多，对模块电源的功率密度、效率、成本和可靠性要求越来越高，开展高性能的高压全砖DC/DC模块电源的研究具有重要的意义。本文以输入电压200~400V、输出28V/1000W的高压全砖DC/DC模块电源作为研究对象，采用两级式拓扑方案，前级为Buck变换器，实现稳压功能，后级为LLC谐振变换器实现变压和隔离，其中变压器采用绕组原边串联副边并联形式的矩阵变压器以减小副边导通损耗；为减小控制电路体积，本文采用数字控制方式，选择封装较小的芯片UCD3138作为控制核心。
首先，本文提出了一种前级Buck+后级LLC的两级式拓扑方案，分析了其工作原理，并对前后级变换器分别进行小信号建模分析，设计得到闭环补偿参数；然后介绍了数字控制芯片UCD3138的功能特点以及本文控制电路硬件设计，在软件上采用多线程的程序架构，并引入有限状态机的概念控制电源不同状态之间的切换。
其次，本文采用了一种LLC-DCX同步整流驱动控制策略，通过检测同步整流体二极管的导通时间对其驱动脉宽进行调整，理论分析和实验表明：这种控制方案采用较少的外围电路就能够实现较高的控制精度；针对LLC-DCX谐振元件参数以及负载的变化对谐振频率的影响，本文根据不同开关频率和谐振频率关系下开关管原副边驱动脉宽的关系，实现了LLC-DCX的谐振频率跟踪控制，使LLC-DCX始终能够在全负载范围内保持较高的工作效率。
最后，本文对全砖DC/DC模块电源的主电路参数进行了设计，包括器件选型、磁性元器件设计、滤波电容选取以及LLC-DCX死区时间优化设计，并研制了一台1000W全砖模块原理样机，实现了高功率密度，最高效率能达到95%。
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