军用混合集成DC/DC变换器

技术分类: 电源技术  | 2005-12-06
来源:电子产品世界 | 湾福祥 刘志栋

       1引言   

       随着航天航空等电子工程系统小型化技术的发展,整机电源供电系统开始采用由混合集成DC/DC电源变换器构成的分布式供电设计方案,取代传统的由分立元器件组成的电源集中供电方式。军用混合集成DC/DC电源变换器以其体积小、重量轻、功率密度高、效率高、可靠性高等特点,被广泛用于军事电子控制系统。双路输出是DC/DC电源变换器常有的输出形式,通常,其输出有主副路之分,对双路输出的每路1有一定的要求,诸如双路输出负载平衡或副路加载时主路不能空载等要求,即存在所谓的交叉调整率问题,使双路输出DC/DC变换器的使用受到限制。而在一些特定的场合,要求DC/DC变换器双路输出没有主副路之分,相互独立输出。本文主要介绍低纹波双路输出DC/DC电源变换器的设计思想、实现方法及研究结果。

       2方案设计   

        根据双路独立输出的特殊要求,经过对双路输出DC/DC变换器拓扑进行深入分析研究,确定实现双路独立输出DC/DC变换器的电路方案。实现双路输出DC/DC变换器有以下4种电路方案,它们的电原理框图分别如图1、图2、图3、图4所示。

  方案1的电原理框图

图1     方案1的电原理框图 

方案2的电原理框图

图2     方案2的电原理框图

方案3的电原理框图

图3      方案3的电原理框图

方案4的电原理框图

图4     方案4的电原理框图

       方案1是1路输出采用反馈实现稳压,另1路采用后稳压的电路拓扑结构;方案2是两路输出均采用后稳压的电路拓扑结构;方案3是两路输出的差值采样,经光耦隔离反馈,实现两路输出稳压的电路拓扑结构;方案4是两路输出的差值采样,经变压器隔离反馈,实现两路输出稳压的电路拓扑结构。

       这4种方案的高频变压器输入侧部分电路形式基本相同,所不同的是输出反馈方式和路径。表1为4种方案的特点对比,从中可知方案2具有双路独立输出、交叉调整率为零的特点。

 4种方案的特点对比

表1     4种方案的特点对比

       3电路设计

       3.1方案2的设计特点   

       方案2采用UC1825A双端输出PWM控制电路,功率开关采用双端推挽结构,输入滤波采用π型滤波器,启动电路采用串联线性稳压电路向UC1825A供电。在高频变压器输入侧把高频变压器的1路输出绕组整流滤波作为辅助电源,切换启动电路向UC1825A供电,辅助电源同时作为预稳压电路反馈到UC1825A控制电路的误差电压控制端,控制UC1825A的输出脉冲宽度,构成UC1825A、功率开关、高频变压器、辅助电源及预稳压电路的闭环控制回路,实现辅助电源的稳压控制,从而实现输入电压Vi变化时正负双路输出的预稳压控制。正负两路输出均采用全波整流、两级LC滤波,并分别采用1个串联线性稳压器,实现负载变化时低纹波输出电压的稳压控制。   

       方案2是自主设计开发的,国内外目前尚未见到此种DC/DC变换器设计方案的报道。   

       3.2 控制回路设计

       在高频变压器输入侧增设1个次级绕组,该次级绕组电压经整流滤波后,取样反馈到UC1825A控制电路误差放大器的反相输入端,构成闭环控制回路,使输入电压变化时该次级绕组电压稳定不变。

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