[發(fā)明專利]一種高壓高效超薄化電源模塊

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210759302.1
• 申請日: 2022-06-29
• 公開（公告）號: CN115102406A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊才偉;盧勝利
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第十四研究所
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M3/00;H05K7/20
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 劉豐;高嬌陽

本發(fā)明涉及一種高壓高效超薄化電源模塊，電源選用移相全橋軟開關(guān)拓?fù)潆娐罚娫垂β兽D(zhuǎn)換的主開關(guān)器件選擇第三代半導(dǎo)體開關(guān)器件，選用超薄化擴(kuò)展Ae平面磁性元件，采用銅基板散熱。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種適用于高功率天線陣面供電用的高壓高效超薄化電源模塊的設(shè)計(jì)，采用高效軟開關(guān)功率變換拓?fù)浼暗谌雽?dǎo)體器件，提高了電源變換效率及輸入直流母線電壓，同時(shí)利用超薄化擴(kuò)展Ae平面磁性元件技術(shù)、三維疊層模塊化及高效銅基板散熱技術(shù)，提升電源模塊功率密度，實(shí)現(xiàn)超薄化的電源厚度，應(yīng)用于高功率輕薄化陣面。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電源系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓高效超薄化電源模塊。

背景技術(shù)

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和更新?lián)Q代，高功率天線陣面集成度越來越高，功率密度越來越大，對陣面電源系統(tǒng)提出了更高的功率密度、效率及可靠性等指標(biāo)要求。為滿足陣面輕薄化和供電系統(tǒng)的綠色高效，要求電源模塊具備高壓、高效及超薄厚度，常規(guī)的電源模塊無法滿足要求。

需采用新的方法或技術(shù)以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高功率天線陣面供電的高壓輸入、高功率密度及超薄化，滿足下一代高功率陣面的供電功率和品質(zhì)需求。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高壓高效超薄化電源模塊。

本發(fā)明的具體內(nèi)容如下：一種高壓高效超薄化電源模塊，電源選用移相全橋軟開關(guān)拓?fù)潆娐罚娫垂β兽D(zhuǎn)換的主開關(guān)器件選擇第三代半導(dǎo)體開關(guān)器件，選用超薄化擴(kuò)展Ae平面磁性元件，采用銅基板散熱。

進(jìn)一步的，電源模塊選用帶鉗位二極管的移相全橋軟開關(guān)拓?fù)洌瑴p少次級電壓尖峰。

進(jìn)一步的，選用超薄化擴(kuò)展Ae平面磁性元件，根據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果選擇最佳的工作頻率，選取合適的高頻工作的磁性材料；并綜合設(shè)計(jì)定制化磁芯形式、繞組電流密度、散熱能力等方面因素，通過電磁及熱仿真設(shè)計(jì)確定磁性元件的小型化單元模組結(jié)構(gòu)、繞組的參數(shù)與實(shí)現(xiàn)工藝，并采用整體灌封后粘接至銅基板進(jìn)行散熱，使?jié)M足磁性元件散熱要求。

進(jìn)一步的，電源的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用高密度三維疊層方案，底層為高導(dǎo)熱的銅基功率電路板，放置散熱需求大的功率器件，如全橋MOSFET、整流二極管、變壓器及輸出濾波電感器，銅基板兼具散熱和固定；信號級的驅(qū)動(dòng)、控制及輔助供電電路部分放置在上層。

進(jìn)一步的，上下層根據(jù)傳輸?shù)男盘柡凸β什煌ㄟ^銅柱或是接插件進(jìn)行互聯(lián)。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種適用于高功率天線陣面供電用的高壓高效超薄化電源模塊的設(shè)計(jì)，采用高效軟開關(guān)功率變換拓?fù)浼暗谌雽?dǎo)體器件，提高了電源變換效率及輸入直流母線電壓，同時(shí)利用超薄化擴(kuò)展Ae平面磁性元件技術(shù)、三維疊層模塊化及高效銅基板散熱技術(shù)，提升電源模塊功率密度，實(shí)現(xiàn)超薄化的電源厚度，應(yīng)用于高功率輕薄化陣面。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步闡明。

圖1為高壓高效超薄化電源模塊主功率拓?fù)涫疽鈭D；

圖2為超薄化擴(kuò)展Ae平面磁性元件示意圖；

圖3為電源模塊三維疊層模塊化設(shè)計(jì)示意圖；

圖4為高壓高效超薄化電源模塊三維示意圖。

具體實(shí)施方式

以輸入電壓DC750V、功率等級2kW、輸出電壓DC30V、電源模塊高度11mm以內(nèi)為例，結(jié)合圖1、圖2、圖3及圖4，進(jìn)行說明依據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的高壓高效高密度超薄化電源模塊。

如圖1所示，為此電源模塊主功率拓?fù)湓砜驁D。為針對效率和功率密度要求高，輸入電壓高的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，電源選用了移相全橋軟開關(guān)拓?fù)潆娐罚瑢?shí)現(xiàn)功率器件的軟化開關(guān)過程和高效率的功率轉(zhuǎn)換，減小電源損耗和電磁干擾，同時(shí)針對陣面電源的低壓大電流輸出場合，加入了鉗位二極管，抑制次級整流二極管的尖峰，可選擇更低導(dǎo)通壓降的整流二極管，從而提升電源模塊效率。