Высокоплотный DC-DC-преобразователь на основе силовых GaN-микросборок для применения в автономных системах электропитания
DOI: 10.21293/1818-0442-2026-29-1-185-192
DOI: 10.21293/1818-0442-2026-29-1-185-192
Аннотация: Актуальность. Автономные системы электропитания аппаратуры космических аппаратов и беспилотных летательных аппаратов нуждаются в импульсных вторичных источниках питания, характеризующихся повышенной плотностью мощности. Рост плотности мощности может быть достигнут путем повышения КПД и снижения габаритов электронных компонентов DC-DC-преобразователей. Применение силовых GaN-транзисторов и микросборок на их основе открывает новые перспективы к росту частоты преобразования, и как следствие снижению габаритов и росту плотности мощности DC-DC-преобразователей. Цель исследования. Создание и экспериментальное исследование высокоплотного прямоходового DC-DC-преобразователя с активным клампом и синхронным выпрямителем на основе силовых GaN-микросборок, который предназначен для применения в автономных системах электропитания. Методы. Проведено моделирование DC-DC-преобразователя в LTspice. С использованием современного измерительного оборудования верифицирован макет DC-DC-преобразователя. Научная новизна. Впервые представлено техническое решение прямоходового высокочастотного DC-DC-преобразователя с активным клампом на основе силовых GaN-микросборок, применение которых позволило повысить плотность мощности. Результаты. Выполнена настройка режима работы DC-DC-преобразователя с выходным напряжением 12 В, в результате которой достигнута его стабильная работа на частоте 800 кГц в диапазоне входного напряжения 18–36 В при мощности нагрузки до 72 Вт. Во всем диапазоне входного напряжения КПД превышал 90%. Созданный DC-DC-преобразователь имел плотность мощности 4,77 кВт/дм3. Выполнено сравнение достигнутых параметров DC-DC-преобразователя с серийно выпускаемыми аналогами на основе кремниевых силовых приборов и аналогами на основе силовых нитрид галлиевых приборов, представленными в научных публикациях. Практическая значимость. Применение созданного высокоплотного DC-DC преобразователя в автономных системах питания радиотехнической аппаратуры космических аппаратов и беспилотных летательных аппаратов позволит увеличить их плотность мощности.
Ключевые слова: GaN, прямоходовой преобразователь, высокоплотный DC-DC-преобразователь, высокочастотный DC-DC-преобразователь, силовые GaN-микросборки, плотность мощности, удельная мощность
Библиография статьи:
Полынцев Е. С. Высокоплотный DC-DC-преобразователь на основе силовых GaN-микросборок для применения в автономных системах электропитания / Е. С. Полынцев [и др.] // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2026. – Т. 29, № 1. – С. 185–192. DOI: 10.21293/1818-0442-2026-29-1-185-192
Авторы и правообладатели: