开关电源设计方案机载高频开关电源设计方案.docx

开关电源设计机载高频开关电源设计
机载高频开关电源产品专门用于输入交流 400Hz的场合，这
是特意为了满足军用雷达、航空航天、舰船、机车以及导弹 发射等专门用途所设计的。应用户要求，研制出机载高频开 关电源产品对电子武器装备系统的国产化，打破国际封锁， 提高我军装备的机动性，高性能都有重要的意义。
机上可供选择的供电电源有两种输入方式：115V/400HZ中频 交流电源和28V直流电源。两种输入方式各有优缺点， 115V/400HZ电源波动小，需要器件的耐压相对较高。而 28V 直流电源却相反，一般不能直接提供给设备部件使用，必须 将供电电源进行隔离并稳压成为需要的直流电源才能使用。
机载电源的使用环境比较恶劣，必须适应宽范围温度正常工 作，并能经受冲击、震动、潮湿等应力筛选实验，因此设计 机载电源的可靠性给我们提出了更高的要求。下面主要介绍 115V/400HZ中频交流输入方式所研制的开关电源，它的输出 电压270〜380Vdc可以调节，输出功率不小于 3000W环境 温度可宽至-40C〜+55C，完全适应军品级电源的需要。
系统构成及主回路设计
图1所示为整机电路原理框图。它的设计主要通过升压功率
因数校正电路及DC/DC变换电路两部分完成。115Vac/400Hz 中频交流电源经输入滤波，通过升压功率因数校正 （PFC）电路
完成功率因数校正及升压预稳、能量存储，再通过 DC/DC半
桥变换、高频整流滤波器、输出滤波电路以及反馈控制回路 实现270〜380Vdc可调节输出稳压的性能要求。
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图1整机电路原理框图
升压功率因数校正电路主要使输入功率因数满足指标要求， 同时实现升压预稳功能。本部分设计兼顾功率因数电路达到
，又使DC/DC输入电压适当，不致使功率因数校 正电路工作负担过重，因此设定在 330〜350VdCo
隔离式DC/DC变换器电路拓扑结构形式主要有以下几种：正 激、反激、全桥、半桥和推挽。反激和正激拓扑主要应用在 中小功率电源中，不适合本电源的 3000W俞出功率要求。全 桥拓扑虽然能输出较大的功率，但结构相对较为复杂。推挽 电路结构中的开关管电压应力很咼，并且在推挽和全桥拓扑 中都可能出现单向偏磁饱和，使开关管损坏。而半桥电路因 为具有自动抗不平衡能力，而且相对较为简单，开关管数量 较少且电压电流应力都比较适中，故不失为一种合理的选 择。
DC/DC变换电路主要为功率变压器设计，采用 IGBT/MOSFET 并联组合开关技术和半桥电路平衡控制技术。经过分析计 算，采用双E65磁芯，初级线圈12匝，次级绕组圈15匝。
关键技术设计
1功率因数校正技术和无源无耗缓冲电路
具有正弦波输入电流的单相输入个功率因数校正电路在开关 电源中的使用越来越广泛，图2所示为升压功率因数校正和 无源无耗缓冲电路。
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图2功率因数校正和新型的无源无耗缓冲电路
采用无源无耗缓冲电路，元件全部采用 L、C D等无源器 件，既有零电流导通特性，又有零电压关断特性，比传统的
有损耗的缓冲电路元件少 30%。缓冲电路元件包括 L1、C1、 C2、D1、D2 和 D3。
可用UC2854A空制主开关SWB其缓冲电路是不需控制的， 并且具有电路简单