機載高頻開(kāi)關(guān)電源解決方案

　　在開(kāi)關(guān)周期中，為獲得電流和電壓上升率的控制而儲存在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(wú)損耗工作。

　　2.IGBT/MOSFET并聯(lián)組合開(kāi)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(cháng)，約1～1.5μs，在硬開(kāi)關(guān)模式下會(huì )導致很大的開(kāi)關(guān)損耗。在組合開(kāi)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。但需工作頻率相對較低，一般選取20～40kHz。由于半橋組合開(kāi)關(guān)只需兩個(gè)開(kāi)關(guān)，總的開(kāi)關(guān)器件的數目少，使可靠性顯著(zhù)提高。

　　3.半橋電路平衡控制技術(shù)

　　通過(guò)控制和調整IGBT/MOSFET柵驅動(dòng)的延遲時(shí)間可使半橋平衡，避免變壓器偏磁飽和過(guò)流，燒毀開(kāi)關(guān)管。這在脈沖較寬大時(shí)，很容易實(shí)現。但當輕載或無(wú)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(wú)載時(shí)能正常工作。

　　由于工作頻率較低，組合開(kāi)關(guān)的開(kāi)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采用PI調節器，需要確定比例系數和零點(diǎn)兩個(gè)參數。調節器比例系數KP的計算原則是保證電流調節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(huì )穩定。零點(diǎn)選擇在較低的頻率范圍內，在開(kāi)關(guān)頻率所對應的角頻率的1/10～1/20處，以獲得在開(kāi)環(huán)截止頻率處較充足的相位裕量。

　　另外，在PI調節器中增加一個(gè)位于開(kāi)關(guān)頻率附近的極點(diǎn)，用來(lái)消除開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲對控制電路的干擾。

　　控制電路的核心是電壓、電流反饋控制信號的設計。為了保證在系統穩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(shù)。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，調節器增益可通過(guò)后級帶電位器的放大環(huán)節進(jìn)行調節。這樣電源工作在高精度恒壓狀態(tài)下，輸出動(dòng)態(tài)響應，使電源在負載突變的情況下，沒(méi)有大的輸出電壓過(guò)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(fēng)冷方式。對于風(fēng)冷散熱器來(lái)說(shuō)，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)，在設計時(shí)應考慮：

　　保證風(fēng)速達到一定的要求(V=6m/s)，并考慮風(fēng)壓的影響。當風(fēng)壓低于散熱器壓頭損失時(shí)，冷卻風(fēng)根本就吹不過(guò)去或風(fēng)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(fēng)道與散熱器間隙有很大差別，當風(fēng)壓過(guò)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，強迫風(fēng)從散熱器的翼片間流過(guò)。

　　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(kāi)關(guān)管、輸出整流管通過(guò)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(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品不但要考慮電源本身參數設計，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(gè)電源的崩潰，所以我們應充分認識到軍用高頻開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品可靠性設計的重要性。