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[2018年IEEE第六届宽禁带功率器件与应用研讨会(WiPDA) - 美国佐治亚州亚特兰大市(2018.10.31-2018.11.2)] 2018年IEEE第六届宽禁带功率器件与应用研讨会(WiPDA) - 面向空间应用的氮化镓基移相全桥直流-直流变换器设计考量

DOI：10.1109/WiPDA.2018.8569125 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 本文介绍了采用最新发布的抗辐射氮化镓（GaN）场效应晶体管（FET）实现带同步整流的移相全桥DC-DC变换器在航天应用中的实际设计考量。通过简要对比分析了GaN FET相较于当前硅基功率器件在航天电源应用中的优势，并详细阐述了拓扑选择的主要驱动因素、以及针对当前有限抗辐射元器件现状实施所选拓扑的空间应用设计考量。此外还展示了损耗分析分解与最终设计方案?；谏鲜錾杓瓶剂垦兄屏艘惶ㄑ橹ぱ?，该变换器工作于100V直流母线，以固定20V输出提供400W功率且效率超过95%。
作者： Victor Turriate，Brandon Witcher，Dushan Boroyevich，Rolando Burgos
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

主要目标是理解为空间电源转换设计移相全桥电路的影响因素，并获得一个能够轻松过渡到抗辐射版本以进行进一步空间鉴定测试的设计方案。

研究成果

本文介绍了采用移相调制和同步整流技术研制基于氮化镓（GaN）的空间电源隔离式直流-直流变换器的主要设计考量。阐述了GaN场效应管（FET）应用于空间电源转换的优势，并总结了选择移相全桥与倍流同步整流方案的主要依据。此外，论文还论述了在辐射加固器件供应受限条件下实现该变换器的设计考量，以及确保设计可靠性的优选方案。测试结果表明：该变换器在标称100V输入、20V输出工况下实现了高于95%的转换效率。

研究不足

该研究承认，在高辐射环境下对相移全桥拓扑进行完全认证不在本工作范围内。此外，缺乏适用于新推出的200V抗辐射GaN FET的抗辐射数字隔离器，这构成了一个重大的设计挑战。

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