用于输入交流400Hz场合的机载高频开关电源解决方案
图3 IGBT/MOSFET并联组合开关电路及工作波形图
这种技术因通态损耗很低而使得DC/DC变换器的效率很高。但需工作频率相对较低，一般选取20～40kHz。由于半桥组合开关只需两个开关，总的开关器件的数目少，使可靠性显著提高。
3.半桥电路平衡控制技术
通过控制和调整 IGBT/MOSFET栅驱动的延迟时间可使半桥平衡，避免变压器偏磁饱和过流，烧毁开关管。这在脉冲较宽大时，很容易实现。但当轻载或无载时，脉宽很窄 (例如小于0.3μs)，此时的IGBT/MOSFET延迟已取消。因此在窄脉大电流电感宽时，为保持其平衡，我们采用了一个低频振荡器。当脉宽小于0.3μs时，振荡器起振使PWM发生器间歇工作，保持脉宽不小于0.3μs，以维持半桥平衡，电感器电路符号使其在无载时能正常工作。
由于工作频率较低，组合开关的开关损耗很小，通态损耗也很小。
图4 半桥电路平衡控制电路
4.多重环路控制电路
平均电流模式控制系统采用PI调节器，需要确定比例系数和零点两个参数。调节器比例系数KP的计算原则是保证电流调节器输出信号的上升阶段斜率比锯齿波斜率小，这样电流环才会稳定。零点选择在较低的频率范围内，在开关频率所对应的角频率的1/10～1/20处，以获得在开环截止频率处较充足的相位裕量。
另外，在PI调节器中增加一个位于开关频率附近的极点，用来消除开关过程中产生的噪声对控制电路的干扰，这样的PI调节器的结构如图5所示。
图5 具有滤波功能的PI调节器
控制电路的核心是电压、电流反馈控制信号的设计。为了保证在系统稳定性的前提下提高反应速度，设计了以电压环为主的多重环路控制技术。电流环响应负载电流变化，并且有限流功能。设计电路增加了对输出电感电流采样后的差分放大，隔直后加入到反馈环中共模电感器参与控制，调节器增益可通过后级带电位器的放大环节进行调节。这样电源工作在高精度恒压状态下，输出动态响应，使电源在负载突变的情况下，没有大的输出电压过冲。
5.提高散热效果，降低热阻
为了减小整机体积，达到合理的功率密度，采用了强迫风冷方式。对于风冷散热器来说，风速的大小直接关系到散热效果的优劣。由于要求前后通风，在设计时应考虑：
保证风速达到一定的要求(V= 6m/s)，并考虑风压的影响。当风压低于散热器压头损失时，冷却风根本就吹不过去或风速很低，达不到提高散热率的目的。
由于散热器及翼片间隙同风道与散热器间隙有很大差别，当风压过低时，可以在进风口散热器与风道的间隙间加挡流栅板或喇叭型的进口，强迫风从散热器的翼片间流过。
升压电感、主变压器、输出滤波电感成一排固定在散热器上半部，主板固定在散热器下半部;主板上的功率器件如功率开关管、输出整流管通过钢板压条固定在散热器上，主板上半部放质低元器件、下半部放置高元器件，风扇放置在散热器前中上位置并固定在前面板上，采用前进风后出风方式。
军用高频开关电源产品不但要考虑电源本身参数设计，还要考虑电气设计、电磁兼容设计、热设计、结构设计、安全性设计和三防设计等方面。因为任何方面哪怕是最微小的疏忽，都可能工字电感导致整个电源的崩溃，所以我们应充分认识到军用高频开关电源产品可靠性设计的重要性。
试验结果
对设计参数进行试验，试验结果如图6～8所示。
图6 DC/DC初级电压波形(满载)
图7 DC/DC次级电压波形(满载)
图8 高频电感电流模拟器波形
从表1可以看出，测试结果符合协议的规定，其中功率因数、效率、电源调整率、负载调整率、输出噪声等参数优于协议要求。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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