非对称ZVS Zeta变换器及其驱动控制电路研究
零电压零电流不对称半桥反激开关变换器研究
第53卷第7期2019年7月电力电子技术Power ElectronicsVol.53,No.7July2019零电压零电流不对称半桥反激开关变换器研究张可银,王彬,杨世航,吴庭金(中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所,江苏无锡214063)摘要:介绍了一种不对称半桥反激开关变换器,分析了其工作原理和软开关条件,实现了主开关管的零电压开关(ZVS)和输出二极管的零电流开关(ZCS),并使主开关管的电压应力不高于输入电压。
该电路应用LM5025A 控制芯片,简化了传统的驱动电路。
实验结果表明,该电路所需器件少,结构简单并实现了ZVZCS,效率高达92%。
关键词:变换器;零电压开关;零电流开关中图分类号:TM46文献标识码:A文章编号:1000-100X(2019)07-0122-03Study on Asymmetrical Half-bridge Flyback Converter With Zero Voltage Switching and Zero Current Switching OperationsZHANG Ke-yin,WANG Bin,YANG Shi-hang,WU Ting-jin(4VIC Leihua Electronic Technology Institute,Wuxi214063,China)Abstract:An asymmetrical half-bridge flyback converter is introduced by discussing its working principle and conditions of soft switching.This converter achieves zero voltage switching(ZVS)operation on power switches and zero current switching(ZCS)operation on output rectifier and the switch voltage stresses are no more than the input voltage. By using control chip LM5025A,the tranditional drive circuit is simplified.The test results show that ZVZCS is achieved and the efficiency is obtained about92%.Keywords:converter;zero voltage switching;zero current switching1引言传统的反激式DC/DC变换器以其结构简单、性价比高而广泛用于中小功率场合。
不对称半桥变换器研究 开题报告解剖
不对称半桥变换器研究一.课题来源、目的、意义,国内外概况和预测:1955年美国罗耶发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器,是实现高频转换控制电路的开端,1957年美国查赛发明了自激式推挽双变压器,在1964年美国科学家们提出了取消工频变压器的开关电源的设想。
直到1969年终于做成了25千赫的开关电源,这一电源的问世,在世界各国引起了强烈反响,从此对开关电源的研究成了国际会议的热门课题。
自20世纪60年代开始得到发展和应用的DC-DC功率变换技术其实是一种硬开关技术。
60年代中期,美国已研制成20kHz DC-DC变换器及电力电子开关器件,并应用于通信设备供电。
由于这种技术抛弃了50Hz工频变压器,使直流电源的重量、体积大幅度减小,提高了效率,输出高质量的直流电。
到70年代初期已被先进国家普遍采用。
早期开关电源的控制电路一般以分立元件非标准电路为主,经过十多年的发展,国外在1977年左右开始进入控制电路集成化阶段。
控制电路的集成化标志着开关电源的重大进步。
80年代初英国采用上述原理,研制了第一套完整的48V 成套电源,即目前所谓的开关电源(SMP-SwitchMode Power)或开关整流器(SMR-Switch Mode Rectifier )o70年代以来,在硬开关技术发展和应用的同时,国内外电力电子界和电源技术界不断研究开发高频软开关技术。
最先在70年代出现了全谐振型变换器,一般称之为谐振变换器(Resonantconverters)。
它实际上是负载谐振型变换器,按照谐振元件的谐振方式,分为串联谐振变换器(Series resonant converters, SRCs)和并联谐振变换器(Parallel resonantconverters, PRCs)两类。
此类变换器一般采用频率调制的方法,且与负载关系很大,对负载变化很敏感,在谐振变换器中,谐振元件一直谐振工作,参与能量变换的全过程。
ZVS移相全桥变换器设计
ZVS移相全桥变换器设计ZVS(Zero Voltage Switching)移相全桥变换器是一种高效的电力转换装置,它能够实现能量的高效传输和转换。
在本文中,我们将详细介绍ZVS移相全桥变换器的设计原理、工作原理和关键技术。
1.设计原理(1)ZVS技术:ZVS技术能够将开关管的开关转换时刻与输入电流或输出电压为零的时刻相匹配,从而避免了开关管的开关损耗和开关管产生的电磁干扰。
(2)全桥变换器:全桥变换器采用四个开关管和两个二极管,能够实现输入电压的极性逆变和输出电流的正向流动。
2.工作原理(1)开关管S1和S2导通,开关管S3和S4关闭,输入电源向电感L1充电;(2)当开关管S1和S2关闭,开关管S3和S4导通时,电感L1释放能量供应给负载;(3)根据负载的需求,通过控制开关管S1、S2、S3和S4的导通和关闭,实现输入电压的极性逆变和输出电流的正向流动;(4)根据输入电压的大小、负载的需求和输出电流的波形来控制开关管的开关时刻,实现ZVS操作。
3.关键技术(1)开关管的选择和驱动:选择低导通电阻、低开关损耗的开关管,并使用高效的驱动电路,确保开关管能够在ZVS模式下正常工作。
(2)电感和电容的选择:选择合适的电感和电容数值,以及合适的磁芯材料,提高转换器的功率密度和效率。
(3)控制策略:根据负载的需求和输入电压的变化,采用合适的控制策略,如频率控制、幅度控制、相位控制等,实现最佳的动态响应和效率。
4.实际应用总结:ZVS移相全桥变换器是一种高效的电力转换装置,其设计原理基于ZVS技术和全桥变换器。
通过合适的开关管选择、驱动设计、电感和电容选择以及控制策略的优化,可以实现高效的能量传输和转换。
在实际应用中,ZVS移相全桥变换器能够带来高效、稳定和低干扰的性能优势。
AHB 直流变换器的 ZVS 原理分析与控制
AHB 直流变换器的ZVS 原理分析与控制Z"#$%&’(&$)*+’,)-.&.,’/01’2%1)31%+456076001’8*%2*%张友军(苏州大学机电工程学院,苏州215021)摘要针对一种小功率的不对称半桥AHB 直流变换器。
利用其变压器励磁电流实现开关管零电压开关ZVS ,采用同步整流控制和突发模式控制技术,可以有效地提高变频器的效率和减少待机功耗。
关键词变换器零电压开关同步整流突发模式控制待机功率AbstractFor a kind of Asymmetrical Half Bridge(AHB )DC/DC converter ,the operation principle and its control method are analyzed and studied in this pa-per.By using the magnetizing current of the transformer ,Zero Voltage Switching(ZVS )is realized for the switches of the converter ,which suits low power situ-ation.A 150W prototype was manufactured.Its experiment and test results show that the efficiency can be improved and the standby power loss decreased by adopting synchronous rectifying and burst mode control.Keywords ConverterZero Voltage Switching (ZVS )Synchronous rectifyingBurst mode controlStandby power0引言各种电子电子变换器在对电能进行处理的时候,存在多种能量损耗。
不对称半桥变换器研究
摘要随着电力电子技术的迅速发展,PWM型DC/DC变换器的应用也日益广泛,如今,高性能、高效率、小型化和轻量化越来越成为各类PWM型DC/DC变换器追求的目标。
软开关技术是电力电子装置,特别是直流变换装置向高频化、高功率密度化发展的关键技术。
虽然,软开关技术能够使功率变换器的小型化,模块化,但是,可能会使电路变得更加复杂,使得中小功率变换器成本增加,往往不利于商业竞争。
本文研究了一种改进型的零电压不对称半桥拓扑,它可以在不增加电路成本的基础上,实现软开关技术。
又可以消除以往不对称半桥电路有谐振尖锋电压的缺点。
在第二章中对不对称电路的工作原理进行分析,给出了占空比与输入电压输出电压以及与偏磁的关系,在对不称半桥的一个开关周期的各个状态的分析,描述了隔直电容,与变压器原边电流的变化规律,各个状态的值,然后得出实现ZVS的实现条件,从容为合理的设置死区时间提供了,理论指导,最后用pspice软件进行了仿真,验证了零电压开关实现的可能性。
本文第三部分采用状态空间平均法建立了不对称半桥功率变换器的小信号平均电路模型在此基础上建立整个变换器的系统模型,对系统的稳定性和动态性能进行了分析,并且设计了补偿器。
最后用matlab仿真验证了整个系统的稳定性。
基于前面的分析,设计了一个由前级PFC和后级不对称半桥组成的两级AC/DC电路,实验说明了开关管的软开关是能够实现的,证明了变换器的效率有一定的提高。
从而验证了电路的可行性。
关键词:不对称半桥软开关DC/DC变换器AbstractWith the development of power electronics technology, Pulse Width Modulation DC-DC converters get more and more application. Nowadays, high performance, high efficiency and light weight are the most important performance figure of all kinds of PWM DC-DC converters. In order to increase the power density and output efficiency, the soft switching techniques is the key. However it makes the circuit complex, which means the increase of cost, and affects the competitiveness of commercial product.This thesis presents an improved asymmetric zero-voltage half-bridge topology. It can realize soft-switch technology without increase the cost of converter. The improved Asymmetrical Half-Bridge can also remove the resonant peak voltage. The topology of asymmetrical half bridge is introduced in Chapter 2, including the principle of the circuit,the relationship between the duty cycle ,input voltage and output voltage ,and the deflection of magnetism. The voltage of block capacitor and the current of the original turns of transformer of each state have been discussed, then deduce the condition of Zero voltage switch(ZVS),which give the theory guidance for setting the reasonable dead time. Finally, the possibility of zero voltage switching is proved by the simulation of pspice software. In part 3. ,a small average circuit half bridge converter power stage is established by method of state space averaging. In term of the method referred, a system model of total converter is founded. The characteristic of stabilization and dynamic is analysed and the compensator is designed basing on it. At last,the simulation performed by Matlab software confirm the stabilization of system. Based on the analysis above, a two-class AC/DC converter ,consist of power factor circuit and asymmetrical half bridge circuit is designed to prove that the asymmetrical half bridge can achieved zero voltage switching .In conclusion, the correctness and feasibility of the new converter are proved by theory analysis, simulation research and experimental validation.Keywords: Asymmetrical half bridge soft switching DC/DCconverter目录摘要 (I)ABSTRACT....................................................................................................... I I 1 绪论 . (1)1.1引言 (1)1.2不对称半桥变换器简述 (4)1.3本文所做的工作 (7)2 工作原理 (8)2.1不对称半桥主电路构成 (8)2.2稳态分析 (9)2.3开关过程 (12)2.4谐振问题及改进 (16)2.5ZVS开关条件分析 (30)3 建模与仿真 (33)3.1概述 (33)3.2主电路模型和开环分析 (35)3.3反馈补偿和闭环分析 (40)3.4补偿器件设计 (42)3.5主电路仿真 (44)4 实验设计与波形 (47)4.1主电路设计 (47)4.2控制电路与驱动电路的设计 (51)4.3实验结果 (54)4.4实验结论 (57)5 全文总结 (58)致谢 (59)参考文献 (60)附录攻读硕士学位期间发表的论文 (65)1 绪论1.1 引言DC/DC变换器就是将输入的直流电压,经过高频斩波或高频逆变后,通过整流和滤波环节,转换成所需要幅值的直流电压。
不对称半桥反激变换器的设计
不对称半桥反激变换器的设计廖鸿飞;梁奇峰;熊宇【摘要】为了提高充电器效率和简化电路结构,采用不对称半桥反激式变换器作为锂电池充电器的主电路,详细分析不对称半桥反激变换器的工作原理和软开关条件,给出主电路参数之间的关系式,并利用关系式设计150 W样机进行实验验证;实验结果表明,所有功率器件均实现了软开关。
采用不对称半桥反激变换器设计的锂电池充电器具有结构简单,效率高,电磁干扰小的优点。
%In order to improve the efficiency and simplify the topology of the charger,the asymmetrical half⁃bridge flyback converter is adopted as the main circuitof lithium battery charger in this paper. The working principle,soft switching condition and the relationship between the main circuit parameters are analyzed. The 150 W charger prototype was built for verification. The test result shows that all of the power devices works atsoft switching condition. The advantage of the lithium charger based on asymmetrical half⁃bridge flyback converter is simple,high efficient and low EMI.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2015(000)014【总页数】3页(P149-151)【关键词】不对称半桥;反激变换器;ZVS;软开关条件【作者】廖鸿飞;梁奇峰;熊宇【作者单位】中山火炬职业技术学院电子工程系,广东中山 520843;中山火炬职业技术学院电子工程系,广东中山 520843;中山火炬职业技术学院电子工程系,广东中山 520843【正文语种】中文【中图分类】TN720-34传统的反激变换器由于结构简单,成本低等特点在充电器设计中得到了广泛应用,然而由于反激变换器的开关元件工作在硬开关状态,效率低,EMI干扰大[1],因此不适合于大功率场合的应用。
Zeta变换器工作原理分析与总结
总结
总结
Zeta变换器是一种高效、稳定的降压型 DC-DC变换器。
它具有较高的转化效率、较少的噪声和 纹波、负载适应性强。
总结
在电子设备、工业控制和太阳 能系统等领域有广泛的应用前 景。 谢谢观看本次的Zeta变换器工 作原理分析与总结。如有任何 疑问,请随时提问。
谢谢您的观赏聆听
Zeta变换器 的关键特点
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Zeta变换器的关键特点
输入电压和输出电压之间的故障保护机 制,确保电路稳定工作。 高效能,大量的转换功率放置在输出电 阻上。
Zeta变换器的关键特点
可通过调整电容电感来实现对输出 电流和输出电压的调节。 可以适应较宽范围的输入电压和输 出电流,具有很高的可靠性和稳定 性。
Zeta变换器工 作原理分析与
总结
目录 简介 Zeta变换器的基本原理 Zeta变换器的关键特点 Zeta变换器的主要优势 Zeta变换器的应用领域 总结
简介
简介
欢迎观看本次PPT,主题为Zeta变 换器的工作原理分析与总结。 在本次PPT中,我们将重点讨论 Zeta变换器的原理和工作方式,希 望能为您提供一些有用的信息。
Zeta变换器 的主要优势
Zeta变换器的主要优势
高效能:Zeta变换器的转化效率高于传 统的Boost变换器,能够更好地满足实 际生产和使用的需求。 具有较低的噪声和较小的纹波:Zeta变 换器能够减少电路产生的噪声和纹波, 提供更稳定和可靠的电源。
Zeta变换器的主要优势
更好的负载适应性:Zeta变换 器可适应负载变化,能够在不 同负载下提供稳定的输出电压 和电流。
Zeta变换器 的基本原理
Zeta变换器的基本原理
变换器的工作原理:将输入电流和电压 进行变换,以实现所需的输出电流和电 压。 Zeta变换器是一种高效率的降压型DCDC变换器,利用L和C元件实现电压转换 。
新型微波炉电源中ZVS高频变换器的设计及实现.
新型微波炉电源中ZVS高频变换器的设计及实现O 引言新型微波炉电源与目前国内所用的微波炉电源相比,效率较高,损耗较小,在当前节能减排要求日益迫切的情况下有着其明显的意义。
ZVS高频变换器是新型微波炉电源中的核心部分,其主要的原理是通过实现软开关使得开关损耗大为减小,提高工作频率,达到使电源小型化,高传输效率的目的。
对于如何设计谐振变换的参数,来实现软开关,并达到规定的输入输出要求,是个很重要的方面。
本文介绍了一种计算谐振变换器中关键的谐振电容和电感的计算方法,并对电路的其他参数进行了设计。
并在此基础上做了仿真。
最后试制出了一台样机,实验结果符合要求。
l ZVS高频变换器的工作原理应用于新型微波炉电源的ZVS高频变换器的原理图如图1所示。
采用IGBT作为开关管,其驱动信号采用固定占空比为接近0.5的互补信号(有一定的死区时间),电路主要由滤波电路、ZVS高频变换器和桥式倍压整流电路组成。
滤波电路由整流桥D,平波电感Ld和滤波电容Cd1、Cd2组成,将输入的交流变成直流。
高频变换器中Lr为谐振电感。
在这个电路中假设变压器的激磁电感足够大,激磁电流是一个常数。
Cr为谐振电容。
VTl,VT2为开关管,VDl、VD2分别为VTl、VT2内置续流二极管。
在实际的电路设计中,为抑制开关管的过电压、du/dt或者过电流和di/dt,减小器件的开关损耗,需要加入吸收缓冲电路。
C1为VT1的缓冲吸收电容,C2和尺并联组成VT2的吸收缓冲电路。
由于吸收电容和开关管相并联,它对Lr和Cr组成的谐振电路没有很大影响,但是其两端电压会随着换流过程的变化而变化,也会随着谐振的过程进行充电和放电,因此电容的值不能选得很大,要保证电容的充放电的时间在死区的范围内,符合换流的要求。
倍压整流电路如图中所示,采用桥式倍压整流电路。
ZVS高频变换器的主要工作模态如图2所示,主要依靠电容和电感之间能量的传递,实现二极管的续流,给开关管的开通创造ZVS条件。
一种新型的不对称半桥隔离驱动电路设计
一种新型的不对称半桥隔离驱动电路设计0 引言随着电力半导体器件的发展,出现了多种全控型器件,其中MOSFET以其开关速度快、易并联、所需驱动功率低等优点成为开关电源中最常用的功率开关器件之一。
同时,随着软开关技术的不断发展,具有结构简单、所用元器件少、电压应力小等优点的不对称半桥变换器的应用也越来越广泛。
而两路互补导通的驱动电路的设计是不对称半桥变换器设计中的一个重要环节。
本文介绍了几种常用的不对称半桥MOSFET驱动电路,分析了各电路的优点和适用场合,并提出其不足之处。
最后本文设计了一种新型的不对称半桥隔离驱动电路,通过样机实验,证明这种驱动电路不仅结构简单、设计合理,而且能够良好地实现不对称半桥电路的驱动。
1 几种不对称半桥驱动电路介绍及分析1.1 非隔离的不对称半桥驱动电路图1为常用的小功率驱动电路,简单可靠成本低,适用于不要求隔离的小功率开关设备。
其中一路直接接到下管,另外一路经反向器反向后驱动上管。
RP1,RP 2用于调节死区时间。
文献提出一种正激式不对称半桥隔离驱动电路,如图2所示。
以正向电路为例,脉冲信号通过高频脉冲变压器耦合去驱动功率MOSFET管,次级脉冲电压为正时,MOSFET导通,在此期间VT3截止,由其构成的泄放电路不工作。
当次级脉冲电压为零时,则VT3导通,快速泄放MOSFET栅极电荷,加速MOSFET的截止。
R7是用于抑制驱动脉冲的尖峰,R9,VD3,R11,VD5,R13可以加速驱动并防止驱动脉冲产生振荡。
和与它相连的脉冲变压器绕组共同构成去磁电路。
该电路实现了隔离,且能输出较好的驱动波形。
但是也存在一些不足之处:①结构复杂,需要双电源供电(±12V);②元器件较多,特别是需要两个隔离变压器,不仅占用较大空间,而且增加电路成本。
1.3 专用芯片驱动电路ST公司的L6384是专门的不对称半桥驱动芯片,其原理图及外围电路如图3所示。
单脉冲从1脚(IN)输入,5脚(HVG)和7脚(LVG)输出互补的脉冲。
不对称Z源逆变器的中点电位控制方法
不对称Z源逆变器的中点电位控制方法郭琳;周殿祖【摘要】针对不对称三电平4桥臂Z源逆变器拓扑结构,通过分析直流侧中点电位偏移问题,特别是不对称三电平拓扑结构的逆变器在进行空间矢量调制时因开关矢量缺失,无法通过冗余矢量进行中点电位控制的问题,根据Z源特有的上、下直通状态对中点电位的影响,并结合比例积分控制,提出了一种中点电位平衡控制策略,通过控制Z源上、下直通时间,在实现直流升压的同时有效抑制了中点电位的偏移.仿真验证了该方法的可行性和有效性.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2018(048)009【总页数】6页(P23-27,71)【关键词】Z源逆变器;不对称拓扑;中点电位平衡;比例积分控制;空间矢量调制【作者】郭琳;周殿祖【作者单位】常州工程职业技术学院智能装备与信息工程学院,江苏常州 213164;西华大学电气与电子信息学院,四川成都 610039【正文语种】中文【中图分类】TM464近年来,三电平Z源逆变器因其灵活的控制方法,较高的逆变效率,输出电压、电流畸变小,共模电压、开关频率和电压应力低,在有源电力滤波器、无功补偿器、电机交流调速、光伏发电及太阳能发电等各领域中得到大量研究与应用[1]。
然而三电平逆变器采用电容分压的形式,导致逆变器中点电位不平衡问题无法规避。
该问题会导致系统输出的低次谐波增加,某些开关器件承受电压上升,严重时会缩短直流侧电容和开关器件的寿命[2]。
因此,中点电位平衡问题一直是三电平逆变器研究的重点[3-4]。
目前,国内外学者针对逆变器中点电位平衡问题提出了多种控制方案。
文献[5]通过引入平衡因子,适当地调整正、负冗余小矢量的作用时间,严格控制中点电位偏移,但是控制相对复杂,并且不能用于不对称结构的逆变器。
文献[6]采用模糊控制方法,但是适用于三电平三相3桥臂逆变器,对于接不对称负载的三电平三相4桥臂逆变器,会出现中点电位波动幅值大的问题。
文献[7]采用相邻的长矢量合成中矢量以避免使用中矢量的方式来进行中点电位控制,但是会造成开关动作过于频繁,增加开关损耗,缩短开关寿命。
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摘 要 : 对 一 种 非 对称 零 电压 开 关 ( V )ea 换 器 , 过 分 析 它 在连 续 导 电模 式 ( C 模 式 下 的 各 工 作 状 态 , 述 针 Z SZt变 通 C M) 论 了其 获 得 Z S特 性 的 原 理 , 进 行 了稳 态 公 式 的推 导 。在 此 基础 上 , 出 丫一 种 适 用 于 该变 换器 特 点 的新 型驱 动 控 V 并 提 制 电路 。 括 互补 P 包 WM 信 号 产 生 电路 、 率 M S管 栅 浮 置驱 动 电路 、 用 于 高 压 输 出 的采 样 反 馈 电 路 。 该变 换 器 功 O 适 将 及 其 控 制驱 动 电路 应 用 于 2 0V I 0 /. A输 出的 实 际 电源 中 , 试 结 果 很 好地 验 证 了所 述 内容 的正 确 性 和 可 行性 。 5 测 关 键 词 : 换 器 ;驱 动 ; 制 ; 电压 开 关 变 控 零
fr n p r t g p o e s s i C mo e t e c aa t r t f Z n h t a y sae e u t n r n l z dT e e e t o e ai rc se n C M d ,h h r ce si o VS a d t e se d —t t q a i s a e a ay e .h n a n i c o n v l r i g a d c n rlcr u tfrt i c n e t ri p o o e . n l d sc mp e n a y P M i n l g n r t g c r ut o e i n n o to i i o h s o v r s r p s d I i c u e o lme tr W d v c e t sg as e e a i i i, n c
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中图 分 类 号 :M4 T 6 文 献 标 识码 : A 文章 编 号 :O 0 10 (0 0 0 - 0 6 0 I0 - 0 X 2 1 )2 02 - 3
S ud fAs m m e r c lZVS Ze a Co v r e t t i i g a n r lCi c t t yo y tia t n e t r wih I sDr v n nd Co t o r ui s
第4 4卷 第 2期
21 0 0年 2月
电力 电子 技 术
P werElcr nis o e to c
Vo .4.No2 1 4 . F bu r 2 0 e r ay, 01
非对称 Z SZ t V e a变换器及其驱动控制 电路研究
徐 中,高海翔 ,郭敏年 , 伟锋 孙
v l g u p t i al , r c ia o rs p l t u p t f 0 1 sa pi d t h r p s d e n e e n r ig ot e o t u . n l a p a t l we u p ywi o t u 0V/ . A i p l o te p o o e o v  ̄ ra d d v n a F y c p h o2 5 e i cr u t h x e me tl e u t e f h ai i n e sbl y o ec ru t i i T e e p r n a s l v r y t e v l t a d f a i i t ft ic i c . i r s i dy i h . Ke wo d : o v fe ;d v n ;c n r l e o v l g wi hn y r s e n e r r i g o t ;z r o t e s t i g l i o a c
F u d t nP oetS p ot yteF n f rnfr t no c nicadT c nl ia o i guPoic o o n ai rjc:u pr db h u do as mai f i ti n eh o gcl f a s rvne . o e T o o S e f o Jn f N
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1 引 言 随着对 电源 尺寸 、 功率密 度 需求 的 日益增 加 , 提