大功率模块电源的分析和设计

2012-09-22，

电气传动 2012年1期

，

（1.盐城工学院电气工程学院，江苏盐城 224051；2.南京航空航天大学自动化学院，江苏南京 210016）

高功率密度、高可靠性是模块电源的发展方向，标准化、薄型化是模块电源的国际趋势［1－4］。模块电源工作时，功率器件高速开关工作。器件关断时，回路寄生电感储存的能量释放出来，会产生差模干扰。高du／dt节点通过其对地的寄生电容，在地回路中产生共模干扰。为了研究模块的电磁干扰特性，有必要进行寄生参数模型的建立［5－6］。

高温是造成模块电源失效最重要的因素之一。需要在产品的预研和开发阶段，对热设计方案进行全面的可行性分析和优化设计，从而加快热设计的速度并提高设计质量［7－10］。本文将建立模块电源的寄生参数模型，运用Flotherm软件进行三维热仿真分析。

1 封装结构

电路拓扑采用移相控制零电压开关PWM全桥变换器，变换器工作原理详细分析见文献［11－12］。封装结构采用了三维叠层封装结构：1）底层为具有高导热率的铝基板，其上面焊接开关管、整流二极管等功率器件，布置变压器、滤波电感和滤波电容等无源器件；2）中间层为FR－4基板（PCB1），上面有主电路的连接线路及电压、电流检测电路等；3）顶层为FR－4基板（PCB2），上面布置控制、保护电路和辅助电源等。通过铜柱实现底层基板上的布线、器件和PCB1之间的电气连接，PCB1和PCB2则通过接插件连接。器件采用表面组装器件，变压器和电感采用平面磁芯。图1为模块电源铝基板上元器件布局俯视图。