2024年8月28日发(作者：满梦菡)
24V 3000W DC-DC电源设计方案
1、设计需求
根据要求，所设计的电源指标如下：
输入电压
输出电压
输出电流
输出功率
450V~650VDC
24VDC
125A
3000W
2、总体方案
根据设计需求，电源为大功率电源，功率为3000W。首先需要选择电源拓扑。
全桥式变换器开关电源输出功率很大，工作效率很高。并且开关管的耐压选择就是
母线电压，并且母线电压最高为650V，耐压更高的MOS管价格高且导通电阻大，不
适合做大功率电源。原理如下图所示。
3、全桥驱动MOS管选择
对于全桥而言，驱动MOS管的最高耐压为650V，选取MOS管的耐压为800V即
可。
英飞凌公司的SPW55N80C3可满足要求，参数如下。
若电源效率95%，输入最大电流为7.01A电流，控制最大占空比98%而言，单个
MOS管的损耗为4.17W，但是每个MOS管只承载1/2的功率，四个MOS管的导通损
耗为8.34W。
4、输出整流管的选择
输出功率3000V 24V，电流为125A，如果输出采用普通二极管整流，那么流过二
极管的电流为125A，假如二极管的电压降为1V，那么就有125W的功率损耗，所以在
输出级需采用同步整流方案。
英飞凌公司的IRFP4468PbF参数如下：
125A的电流通过MOS管产生的导通损耗为31.25W，每个MOS管的导通损耗为
16.625W，相对于二极管整流优势很大。
5、变压器磁芯的选择
变压器磁芯需计算铜损，及磁芯损耗，需要设计变压器而确定。
一般来说，变压器磁芯越大，磁芯损耗越大，漆包线线径越粗，铜损越小，磁芯越
小，漆包线径越细，铜损越大，需要选择合适的磁芯。
6、最终方案
最终框图如下：
反馈回路用TL431控制，MOS管驱动均采用变压器驱动，如考虑散热问题，还需加风
扇散热。
7、技术难点
（1）磁芯发热量大，散热是较大问题。
（2）次级电流大，电路板布线及变压器绕组要求较高。
（3）整体效率问题，因为功率大，达到3000W，效率下降一个百分点，将是300W的
功率，给散热带来很大麻烦。
（4）调试试验问题，需要有3000W的负载，及4000W的隔离供电电源。
2024年8月28日发(作者：满梦菡)
24V 3000W DC-DC电源设计方案
1、设计需求
根据要求，所设计的电源指标如下：
输入电压
输出电压
输出电流
输出功率
450V~650VDC
24VDC
125A
3000W
2、总体方案
根据设计需求，电源为大功率电源，功率为3000W。首先需要选择电源拓扑。
全桥式变换器开关电源输出功率很大，工作效率很高。并且开关管的耐压选择就是
母线电压，并且母线电压最高为650V，耐压更高的MOS管价格高且导通电阻大，不
适合做大功率电源。原理如下图所示。
3、全桥驱动MOS管选择
对于全桥而言，驱动MOS管的最高耐压为650V，选取MOS管的耐压为800V即
可。
英飞凌公司的SPW55N80C3可满足要求，参数如下。
若电源效率95%，输入最大电流为7.01A电流，控制最大占空比98%而言，单个
MOS管的损耗为4.17W，但是每个MOS管只承载1/2的功率，四个MOS管的导通损
耗为8.34W。
4、输出整流管的选择
输出功率3000V 24V，电流为125A，如果输出采用普通二极管整流，那么流过二
极管的电流为125A，假如二极管的电压降为1V，那么就有125W的功率损耗，所以在
输出级需采用同步整流方案。
英飞凌公司的IRFP4468PbF参数如下：
125A的电流通过MOS管产生的导通损耗为31.25W，每个MOS管的导通损耗为
16.625W，相对于二极管整流优势很大。
5、变压器磁芯的选择
变压器磁芯需计算铜损，及磁芯损耗，需要设计变压器而确定。
一般来说，变压器磁芯越大，磁芯损耗越大，漆包线线径越粗，铜损越小，磁芯越
小，漆包线径越细，铜损越大，需要选择合适的磁芯。
6、最终方案
最终框图如下：
反馈回路用TL431控制，MOS管驱动均采用变压器驱动，如考虑散热问题，还需加风
扇散热。
7、技术难点
（1）磁芯发热量大，散热是较大问题。
（2）次级电流大，电路板布线及变压器绕组要求较高。
（3）整体效率问题，因为功率大，达到3000W，效率下降一个百分点，将是300W的
功率，给散热带来很大麻烦。
（4）调试试验问题，需要有3000W的负载，及4000W的隔离供电电源。