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近年来,在通信、网络、存储领域中,诸如ATCA(Advanced Telecom Computing Architecture,高级通讯计算机架构)、PCI Express(Peripheral Component Interconnect Express,串行总线借口)以及像电源适配器等电源设备上,微型开关电源模块都被广泛使用。本文从微型化DC-DC变换器的功率器件入手,以近几年发展起来的GaN功率器件对比传统Si功率器件,设计并实现一款高效率、高功率、微型化的DC-DC变换器。本论文将要进行设计的DC-DC变换器,是一款基于电流控制模式的同步整流Buck开关电源,具有大功率、高效率、小型化的特点。它的输入电压范围为4.5V～16V,输出电压为0.6V～5.5V可调,最大输出负载电流为双路25A。本文完成的主要工作包括:1)分析了功率器件结构和工作原理,对比了GaN器件与传统Si MOSFET器件与的性能差异,进而又分析了在设计该Buck变换器时直接用GaN功率器件替换Si MOSFET的可能行及需要注意的问题。2)根据经典的Buck开关电源模型,结合氮化镓场效应管的特点,对开关变换器的系统电路设计分析。包括器件选型、系统原理图设计及其版图设计。3)介绍了关于该变换器厚膜混合集成电路工艺特点的生产工艺流程。阐述了变换器3D封装结构设计方案与关键工艺技术点,并重点讲解了散热工艺技术。4)对变换器进行测试与验证。介绍了本次设计的微型化DC-DC转换器的测试设备、测试方法以及测试结果。阐述了变换器在多种输入、输出、负载以及不同的工作温度应用条件下的测试结果,并分析了关键点波形。验证结果表明,该DC-DC变换器的整体效率最高可达95%,输出电压精度高,纹波测得为21mv～26mv,外形尺寸小于19mm×19mm×7mm。符合产品预期性能指标,可广泛用于通信网络、存储。