機載高頻開關(guān)電源設(shè)計

　　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)和零點兩個參數(shù)。調(diào)節(jié)器比例系數(shù)KP的計算原則是保證電流調(diào)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(nèi)，在開關(guān)頻率所對應(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)器中增加一個位于開關(guān)頻率附近的極點，用來消除開關(guān)過程中產(chǎn)生的噪聲對控制電路的干擾，這樣的PI調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)如圖5所示。

　　圖5 具有濾波功能的PI調(diào)節(jié)器

　　控制電路的核心是電壓、電流反饋控制信號的設(shè)計。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(diào)節(jié)器增益可通過后級帶電位器的放大環(huán)節(jié)進行調(diào)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(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

　　為了減小整機體積，達(dá)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)計時應(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，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，可以在進風(fēng)口散熱器與風(fēng)道的間隙間加擋流柵板或喇叭型的進口，強迫風(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，還要考慮電氣設(shè)計、電磁兼容設(shè)計、熱設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、安全性設(shè)計和三防設(shè)計等方面。因為任何方面哪怕是最微小的疏忽，都可能導(dǎo)致整個電源的崩潰，所以我們應(yīng)充分認(rèn)識到軍用高頻開關(guān)電源產(chǎn)品可靠性設(shè)計的重要性。

　　試驗結(jié)果

　　對設(shè)計參數(shù)進行試驗，試驗結(jié)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(jié)果符合協(xié)議的規(guī)定，其中功率因數(shù)、效率、電源調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率、輸出噪聲等參數(shù)優(yōu)于協(xié)議要求。