機載高頻開關電源工作原理及設計簡介

　　平均電流模式控制系統(tǒng)采用PI調節(jié)器，需要確定比例系數(shù)和零點兩個參數(shù)。調節(jié)器比例系數(shù)KP的計算原則是保證電流調節(jié)器輸出信號的上升階段斜率比鋸齒波斜率小，這樣電流環(huán)才會穩(wěn)定。零點選擇在較低的頻率范圍內，在開關頻率所對應的角頻率的1/10～1/20處，以獲得在開環(huán)截止頻率處較充足的相位裕量。

　　另外，在PI調節(jié)器中增加一個位于開關頻率附近的極點，用來消除開關過程中產生的噪聲對控制電路的干擾，這樣的PI調節(jié)器的結構如圖5所示。

　　圖5 具有濾波功能的PI調節(jié)器

　　控制電路的核心是電壓、電流反饋控制信號的設計。為了保證在系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下提高反應速度，設計了以電壓環(huán)為主的多重環(huán)路控制技術。電流環(huán)響應負載電流變化，并且有限流功能。設計電路增加了對輸出電感電流采樣后的差分放大，隔直后加入到反饋環(huán)中參與控制，調節(jié)器增益可通過后級帶電位器的放大環(huán)節(jié)進行調節(jié)。這樣電源工作在高精度恒壓狀態(tài)下，輸出動態(tài)響應，使電源在負載突變的情況下，沒有大的輸出電壓過沖。

　　5提高散熱效果，降低熱阻

　　為了減小整機體積，達到合理的功率密度，采用了強迫風冷方式。對于風冷散熱器來說，風速的大小直接關系到散熱效果的優(yōu)劣。由于要求前后通風，在設計時應考慮：

　　保證風速達到一定的要求(V= 6m/s)，并考慮風壓的影響。當風壓低于散熱器壓頭損失時，冷卻風根本就吹不過去或風速很低，達不到提高散熱率的目的。

　　由于散熱器及翼片間隙同風道與散熱器間隙有很大差別，當風壓過低時，可以在進風口散熱器與風道的間隙間加擋流柵板或喇叭型的進口，強迫風從散熱器的翼片間流過。

　　升壓電感、主變壓器、輸出濾波電感成一排固定在散熱器上半部，主板固定在散熱器下半部;主板上的功率器件如功率開關管、輸出整流管通過鋼板壓條固定在散熱器上，主板上半部放質低元器件、下半部放置高元器件，風扇放置在散熱器前中上位置并固定在前面板上，采用前進風后出風方式。

　　軍用高頻開關電源產品不但要考慮電源本身參數(shù)設計，還要考慮電氣設計、電磁兼容設計、熱設計、結構設計、安全性設計和三防設計等方面。因為任何方面哪怕是最微小的疏忽，都可能導致整個電源的崩潰，所以我們應充分認識到軍用高頻開關電源產品可靠性設計的重要性。

　　試驗結果

　　對設計參數(shù)進行試驗，試驗結果如圖6～8所示。

　　圖6 DC/DC初級電壓波形(滿載)

　　圖7 DC/DC次級電壓波形(滿載)

　　圖8 高頻電感電流模擬器波形

　　從表1可以看出，測試結果符合協(xié)議的規(guī)定，其中功率因數(shù)、效率、電源調整率、負載調整率、輸出噪聲等參數(shù)優(yōu)于協(xié)議要求。