宇航用大功率交错并联Buck变换器设计与实现
电子技术应用
吴临玉，康端刚，王旭升
兰州空间技术物理研究所
摘要： 针对某空间低温制冷机对DC-DC变换器提出的高功率密度、高效率和高可靠的要求，设计了一种适用于制冷机的大功率交错并联Buck变换器。详细阐述了交错并联Buck变换器的设计过程，并成功研制出一台额定功率800 W的产品，在峰值功率下实现了95%的转换效率，实现了高效率的设计目标，验证了理论分析和方法的正确性。该电路经过测试验证满足性能指标要求，并成功应用于飞行任务，为后续大功率变换器的设计提供了参考。
中图分类号：TM46 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.257103
中文引用格式： 吴临玉，康端刚，王旭升. 宇航用大功率交错并联Buck变换器设计与实现[J]. 电子技术应用，2026，52(4)：121-126.
英文引用格式： Wu Linyu，Kang Duangang，Wang Xusheng. Design and implementation of a high-power interleaved buck converter for aerospace applications[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(4)：121-126.
中文引用格式： 吴临玉，康端刚，王旭升. 宇航用大功率交错并联Buck变换器设计与实现[J]. 电子技术应用，2026，52(4)：121-126.
英文引用格式： Wu Linyu，Kang Duangang，Wang Xusheng. Design and implementation of a high-power interleaved buck converter for aerospace applications[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(4)：121-126.
Design and implementation of a high-power interleaved buck converter for aerospace applications
Wu Linyu，Kang Duangang，Wang Xusheng
Lanzhou Institute of Physics
Abstract： A high-power interleaved parallel buck converter suitable for a low-temperature refrigeration unit in a certain space was designed to meet the requirements of high power density, high efficiency, and high reliability for DC-DC converters. This article elaborates on the design process of the interleaved parallel buck converter and successfully develops a product with a rated power of 800 W. It achieves a conversion efficiency of 95% at peak power, achieving the design goal of high efficiency and verifying the correctness of theoretical analysis and methods. The circuit has been tested and verified to meet the performance requirements, and has been successfully applied to model flight missions, providing reference for the design of subsequent high-power converters.
Key words : high-power converter；buck converter；interleaved parallel connection；high efficiency
引言
随着空间低温制冷技术的提升，卫星载荷的功率正在不断增加，这使得DC-DC变换器在效率和体积方面面临更高的要求[1]。现有的DC-DC变换器已经难以满足未来宇航任务的需求，因此，效率和体积的持续提升[2]，成为未来宇航用DC-DC变换器发展的必然趋势。
在高功率DC-DC变换器中，Buck变换器以其结构简洁和输入电压范围广而著称。通过精心设计的环路，它能在较宽频带内实现低输出阻抗，从而满足动态响应过程中对电压稳定度的严格需求。针对大电流输出，Buck变换器可便捷地拓展为多相交错并联结构。这种多相并联设计能有效抵消输入和输出电容上的电流纹波，显著降低对电容容值和ESR的要求。此外，交错并联还能提升功率密度和散热能力，因为功率被分散到多个相位，每个相位的电流更小，从而允许使用更小尺寸的电感和MOS管。同时，热量也被分散到更大面积上，使得散热更为容易[3]。本文基于交错并联Buck变换拓扑，设计了一种输入电压范围70 V~110 V、输出电压42 V、额定功率800 W的DC-DC变换器，并进行了相应的验证试验。验证结果表明，该DC-DC变换器的峰值效率达到95.57%，实现了高可靠和高效率设计目标，验证了理论分析的正确性。
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作者信息：
吴临玉，康端刚，王旭升
（兰州空间技术物理研究所，甘肃 兰州 730000）
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