用于輸入交流400Hz場(chǎng)合的機載高頻開(kāi)關(guān)電源解決方案

機載高頻開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品專(zhuān)門(mén)用于輸入交流400Hz的場(chǎng)合，這項產(chǎn)品主要應用于軍用雷達、航空航天、艦船、機車(chē)以及導彈發(fā)射等。研制出機載高頻開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品對電子武器裝備系統的國產(chǎn)化，打破國際封鎖，提高我軍裝備的機動(dòng)性，高性能都有重要的意義。

機載電源的使用環(huán)境比較惡劣，必須適應寬范圍溫度正常工作，并能經(jīng)受沖擊、震動(dòng)、潮濕等應力篩選試驗，因此設計機載電源的可靠性給我們提出了更高的要求。

機上可供選擇的供電電源有兩種輸入方式：115V/400Hz中頻交流電源和28V直流電源。兩種輸入方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，115V/400Hz電源波動(dòng)小，需要器件的耐壓相對較高;而28V直流電源卻相反，一般不能直接提供給設備部件使用，必須將供電電源進(jìn)行隔離并穩壓成為需要的直流電源才能使用。下面主要介紹115V/400Hz中頻交流輸入方式所研制的開(kāi)關(guān)電源，它的輸出電壓270～380Vdc可以調節，輸出功率不小于3000W，環(huán)境溫度可寬至- 40℃～+55℃，完全適應軍品級電源的需要。

系統構成及主回路設計

圖1所示為整機電路原理框圖。它的設計主要通過(guò)升壓功率因數校正電路及DC/DC變換電路兩部分完成。115Vac/400Hz中頻交流電源經(jīng)輸入濾波，通過(guò)升壓功率因數校正(PFC)電路完成功率因數校正及升壓預穩、能量存儲，再通過(guò)DC/DC半橋變換、高頻整流濾波器、輸出濾波電路以及反饋控制回路實(shí)現270～380Vdc可調節輸出穩壓的性能要求。

圖1 整機電路原理框圖

升壓功率因數校正電路主要使輸入功率因數滿(mǎn)足指標要求，同時(shí)實(shí)現升壓預穩功能。本部分設計兼顧功率因數電路達到0.92的要求，又使DC/DC輸入電壓適當，不致使功率因數校正電路工作負擔過(guò)重，因此設定在330～350Vdc。

隔離式DC/DC變換器電路拓撲結構形式主要有以下幾種：正激、反激、全橋、半橋和推挽。反激和正激拓撲主要應用在中小功率電源中，不適合本電源的 3000W輸出功率要求。全橋拓撲雖然能輸出較大的功率，但結構相對較為復雜。推挽電路結構中的開(kāi)關(guān)管電壓應力很高，并且在推挽和全橋拓撲中都可能出現單向偏磁飽和，使開(kāi)關(guān)管損壞。而半橋電路因為具有自動(dòng)抗不平衡能力，而且相對較為簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)管數量較少且電壓電流應力都比較適中，故不失為一種合理的選擇。

DC/DC變換電路主要為功率變壓器設計，采用IGBT/MOSFET并聯(lián)組合開(kāi)關(guān)技術(shù)和半橋電路平衡控制技術(shù)。經(jīng)過(guò)分析計算，采用雙E65磁芯，初級線(xiàn)圈12匝，次級繞組圈15匝。

關(guān)鍵技術(shù)設計

1.功率因數校正技術(shù)和無(wú)源無(wú)耗緩沖電路

具有正弦波輸入電流的單相輸入個(gè)功率因數校正電路在開(kāi)關(guān)電源中的使用越來(lái)越廣泛，圖2所示為升壓功率因數校正和無(wú)源無(wú)耗緩沖電路。

圖2 功率因數校正和新型的無(wú)源無(wú)耗緩沖電路

采用無(wú)源無(wú)耗緩沖電路，元件全部采用L、C、D等無(wú)源器件，既有零電流導通特性，又有零電壓關(guān)斷特性，比傳統的有損耗的緩沖電路元件少30%。緩沖電路元件包括L1、C1、C2、D1、D2和D3。