航天器DC-DC變換器的過壓保護電路設計

　　一般過壓保護電路設計

　　一般輸出端過壓保護可以采取強制法，即通過過電壓鉗位和快速斷路來實現(xiàn)。如通過在輸出端并接齊納二極管或可控硅實現(xiàn)鉗位輸出。見圖1和圖2。

　　除變壓器初次級短路造成輸出過壓的故障模式可以通過變壓器的絕緣設計來克服外，針對表1所列的其余過壓失效模式，本文設計了一種基于PWM的輸出限壓保護電路。

　　基于PWM的輸出限壓保護電路

　　脈寬調制型DC-DC變換器的輸出穩(wěn)壓通過如下方式實現(xiàn)：輸出電壓采樣值和基準電壓值比較后產生誤差信號Ve和鋸齒波進行比較后產生一定占空比的方波驅動信號控制功率MOSFET管的導通，實現(xiàn)閉環(huán)反饋穩(wěn)壓輸出。因此通過控制PWM誤差放大器的輸出電平就可以控制輸出電壓值，該電路就是基于這種原理設計的，電路見圖3。電路基本工作原理如下：當DC-DC變換器工作于正常閉環(huán)狀態(tài)時，PWM誤差放大器工作在線性放大區(qū)，其輸出電平取決于輸入信號電平和放大器的增益。圖3中的三極管V2工作在截至區(qū)，圖3所示的過壓保護電路不影響正常DC-DC變換器的正常閉環(huán)特性。當DC-DC變換器工作于開環(huán)狀態(tài)時，誤差放大器工作在飽和區(qū)。由于誤差放大器不是理想運放，因此輸出電阻不為零，因此將其簡化為一個含內阻的電壓源。三極管V2工作在線性放大區(qū)，可以將其簡化為受控可變電阻，因此圖3可以簡化為圖4所示的等效電路。當輸出電壓升高后，過壓采樣信號升高，導致Ib增大，使得V2的Ic增大，由于誤差放大器內阻的存在，使誤差放大器的輸出電壓Ve降低，這樣就使PWM的方波驅動信號變窄，使輸出電壓降低，最終穩(wěn)定在某一個電壓值上。