基于GaN模块的小型开关电源设计与研究开题报告

1.1 研究背景

开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。开关电源是利用现代电力电子技术，采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关晶体管开通和关断的时间比率，调整输出电压，维持输出稳定的一种电源。它可以就是一个对不同输入电压进行变换和调整，以适应不同的负载要求。其特点是电源工作在开/关状态，工作效率高，是一种比线性控制电源应用更广泛的电源转换装置。随着电力电子技术的发展，对模块电源的工作效率、功率密度以及可靠性都提出了更高的要求。

我国的晶体管直流变换器及开关稳压电源研制工作开始于60年代初期，到60年代中期进入了实用阶段，70年代初期开始研制无工频降压变压器开关稳压电源。由于我国半导体技术与工艺跟不上时代的发展，导致我们自己研制和生产出的无工频变压器开关电源中的开关管大部分采用的仍是进口的晶体管。所以我国的开关稳压电源事业要发展，要赶超世界先进水平，最根本的是要提高我国的半导体技术和工艺。GaN HEMT显示出了优异的功率特性和频率特性，因此已成为国内外的研究热点。但是GaN基HEMT经过多年研究开发，目前该器件仍然未能投入大规模生产，所以采用GaN MOSHEMT已成为研究趋势。

1.2 研究目的

GaN作为优良半导体材料具有比Si更优异的物理特性，其在电源转换效率和功率密度有很大的提高，具有广阔的市场前景。在电源应用领域，目前的芯片驱动模块主要是基于Si基芯片特性设计的，针对GaN模块设计的驱动模块很少。本设计是基于纳米所研制的GaN器件设计一个小型开关电源，为GaN在电源应用领域有更广阔的发展空间打下基础。

1.3 研究意义

对于开关电源来说，为了满足越来越高的工作频率和带宽、越来越高的功率密度、越来越高的工作温度以及越来越高的抵御恶劣环境的能力，原有的Si基和GaAs基已经逐渐不能满足，所以GaN作为第三代半导体的代表，已经成为未来半导体材料的首选。大力推广和普及GaN基HEMT的使用，以提高国内电源产品设计水平具有重大的意义。本课题设计的基于GaN模块的小型开关电源对于了解GaN基HEMT相比于其他半导体材料的优势也具有一定的帮助，另外开关电源的发展与应用在节约资源及保护环境方面都具有深远的意义。