开关电源设计 机载高频开关电源设计.docx

开关电源设计 机载高频开关电源设计.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， U5V/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、潮湿等应力筛选试验，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 -40°C〜+55°C,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。
输入派波器
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升性功率因敛校正电路 半桥开关电路 夜我禁潦酒没渭
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330〜350Vdc。
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输出功率要求。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高，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。
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LI、Cl、C2、D1、 D2 和 D3O
可用UC2854A控制主开关SWB,其缓冲电路是不需控制的，并 且具有电路