摘要
摘要
笔记本电脑、便携式通讯设备等电子设备在信息处理、工程设计等领域中
占据重要地位。随着数据处理速度与精度的提升，芯片的封装密度不断提高，
导致整机功耗上升、发热量增加，在众多热管理方法中，最常规的就是通过机
内散热风扇增强芯片的冷却能力。在高性能要求下，散热风扇自身的损耗将不
可忽略，降低电机损耗，成为提高便携式电子产品效率与性能的有效途径。随
着机型紧凑化与性能要求的提高，散热电机的发展逐渐小型化，对供能电源有
了更多的要求。因此，研究一种低压大电流电源具有重要意义。
本课题设计了一种低压大电流变换器，采用线性结合开关变换器的两级式
复合结构。前级为线性区MOS管，为恒流实现动态调压，后级为LLC谐振变
换器，实现软开关下的高变比降压。变换器副边采用同步整流技术，旨在满足
大电流输出特性。结合矩阵变压器与平面变压器的低损耗优势，设计的电源具
备高动态、低损耗、低压大电流等特点。主要内容如下：
分析多种不同的变换器结构，比较在高降压比下线性与开关型拓扑结构的
复杂程度与可行性，结合课题指标提出一种线性结合LLC谐振变换器的解决方
案。分析了线性区MOS管的基本特性与LLC谐振变换器的工作原理，阐述了
在最高效率点处谐振参数的设计对增益的影响趋势，并对矩阵变压器与平面变
压器的低损耗、低漏感原理进行分析。
根据设计指标，对两级式变换器进行参数设计。对主电路中谐振参数、高
频变压器、滤波电容进行设计，并对线性管、开关管进行选型。接着，对主电
路的损耗进行理论评估，包括开关管损耗，及变压器绕组损耗与磁芯损耗等，
指出损耗主要来源，并检验了变压器损耗最低点处矩阵变压器最佳个数。
为提高系统抗干扰性，实现输出电流的动态调节，采用电流反馈的双运放
控制。为了得到闭环系统的频域特性，对两级式变换器的各单元电路进行小信
号建模，推导出控制框图与开环传递函数，绘制Bode图进行补偿器设计，进而
分析系统的低频指令跟踪能力与高频噪声抑制能力。
对两级式低压大电流变换器进行仿真分析与实验验证。分析系统闭环工作
原理，并对相关电路进行硬件设计。在Saber仿真软件中对变换器进行仿真分
析，分析了变换器的软开关特性、稳态和动态性能，最后，搭建样机对变换器
的软开关特性、稳态和动态性能进行验证。
关键词:低压大电流；LLC-DCX；线性结构；两级式
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Abstract
Abstract
Electronicdevicessuchaslaptopsandportablecommunicationdevicesoccupy
animportantpositionininformationprocessing,engineeringandotherfields.With
theincreaseindataprocessingspeedandaccuracy,thepackagingdensityofchipsis
increasing,leadingtoariseinpowerconsumptionandheatgenerationinthewhole
machine.Amongthemanythermalmanagementmethods,themostconventionalis
toenhancethecoolingcapacityofthechipbymeansofanin-cameracoolingfan.
Withhighperformancerequirements,thelossesofthecoolingfanitselfwillnotbe
negligibleandreducingmotorlosseshasbecomeaneffectivewaytoimprovethe
efficiency