機(jī)載高頻開關(guān)電源解決方案

　　在開關(guān)周期中，為獲得電流和電壓上升率的控制而儲(chǔ)存在L1和C2中的能量最終又回到輸出電源中，這樣確保電路真正的無損耗工作。

　　2.IGBT/MOSFET并聯(lián)組合開關(guān)技術(shù)

　　與MOSFET相比，IGBT通態(tài)電壓很低，電流在關(guān)斷時(shí)很快下降到初始值的5%，但減少到零的時(shí)間較長，約1～1.5μs，在硬開關(guān)模式下會(huì)導(dǎo)致很大的開關(guān)損耗。在組合開關(guān)中，并聯(lián)MOSFET在IGBT關(guān)斷1.5μs后，拖尾電流已減少到接近零時(shí)才關(guān)斷。

　　這種技術(shù)因通態(tài)損耗很低而使得DC/DC變換器的效率很高。但需工作頻率相對(duì)較低，一般選取20～40kHz。由于半橋組合開關(guān)只需兩個(gè)開關(guān)，總的開關(guān)器件的數(shù)目少，使可靠性顯著提高。

　　3.半橋電路平衡控制技術(shù)

　　通過控制和調(diào)整IGBT/MOSFET柵驅(qū)動(dòng)的延遲時(shí)間可使半橋平衡，避免變壓器偏磁飽和過流，燒毀開關(guān)管。這在脈沖較寬大時(shí)，很容易實(shí)現(xiàn)。但當(dāng)輕載或無載時(shí)，脈寬很窄(例如小于0.3μs)，此時(shí)的IGBT/MOSFET延遲已取消。因此在窄脈寬時(shí)，為保持其平衡，我們采用了一個(gè)低頻振蕩器。當(dāng)脈寬小于0.3μs時(shí)，振蕩器起振使PWM發(fā)生器間歇工作，保持脈寬不小于0.3μs，以維持半橋平衡，使其在無載時(shí)能正常工作。

　　由于工作頻率較低，組合開關(guān)的開關(guān)損耗很小，通態(tài)損耗也很小。

　　4.多重環(huán)路控制電路

　　平均電流模式控制系統(tǒng)采用PI調(diào)節(jié)器，需要確定比例系數(shù)和零點(diǎn)兩個(gè)參數(shù)。調(diào)節(jié)器比例系數(shù)KP的計(jì)算原則是保證電流調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的上升階段斜率比鋸齒波斜率小，這樣電流環(huán)才會(huì)穩(wěn)定。零點(diǎn)選擇在較低的頻率范圍內(nèi)，在開關(guān)頻率所對(duì)應(yīng)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(diào)節(jié)器中增加一個(gè)位于開關(guān)頻率附近的極點(diǎn)，用來消除開關(guān)過程中產(chǎn)生的噪聲對(duì)控制電路的干擾。

　　控制電路的核心是電壓、電流反饋控制信號(hào)的設(shè)計(jì)。為了保證在系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下提高反應(yīng)速度，設(shè)計(jì)了以電壓環(huán)為主的多重環(huán)路控制技術(shù)。電流環(huán)響應(yīng)負(fù)載電流變化，并且有限流功能。設(shè)計(jì)電路增加了對(duì)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(diào)節(jié)器增益可通過后級(jí)帶電位器的放大環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣電源工作在高精度恒壓狀態(tài)下，輸出動(dòng)態(tài)響應(yīng)，使電源在負(fù)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(jī)體積，達(dá)到合理的功率密度，采用了強(qiáng)迫風(fēng)冷方式。對(duì)于風(fēng)冷散熱器來說，風(fēng)速的大小直接關(guān)系到散熱效果的優(yōu)劣。由于要求前后通風(fēng)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮：

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

　　由于散熱器及翼片間隙同風(fēng)道與散熱器間隙有很大差別，當(dāng)風(fēng)壓過低時(shí)，可以在進(jìn)風(fēng)口散熱器與風(fēng)道的間隙間加擋流柵板或喇叭型的進(jìn)口，強(qiáng)迫風(fēng)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(guān)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(zhì)低元器件、下半部放置高元器件，風(fēng)扇放置在散熱器前中上位置并固定在前面板上，采用前進(jìn)風(fēng)后出風(fēng)方式。

　　軍用高頻開關(guān)電源產(chǎn)品不但要考慮電源本身參數(shù)設(shè)計(jì)，還要考慮電氣設(shè)計(jì)、電磁兼容設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安全性設(shè)計(jì)和三防設(shè)計(jì)等方面。因?yàn)槿魏畏矫婺呐率亲钗⑿〉氖韬?，都可能?dǎo)致整個(gè)電源的崩潰，所以我們應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到軍用高頻開關(guān)電源產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的重要性。