一種高可靠性準諧振反激式開關電源的設計

2 兩路冗余均流電路工作原理和并聯電路設計
(1)兩路冗余均流電路工作原理
如圖6所示，兩路冗余電路中準諧振反激式開關電源與普通的反激式式開關電源相比，通過在反饋環路中加入比例環節的方式，使輸出電壓具有下垂特性，即輸出電壓隨輸出電流的增大而降低。如圖7所示。只要保證兩點：一是兩支路輸出電壓的曲線與Y軸交點相等，即兩支路的空載輸出電壓相等，二是兩支路的輸出電壓下降斜率相等，則可以確保當兩路冗余工作時，均分負載，達到均流的效果。具體的參數需要在試驗中結合電源對輸出電壓的要求，不斷調試來確定。

(2)兩路并聯電路設計
兩路并聯設計需要注意的是除了控制部分需要有均流電路以外，主電路的輸出端最好還要串聯一個二極管或者大電感，以防止輸出電壓較大的模塊把輸出電壓較小的模塊當成了一個負載。在傳統的冗余方案中，每個支路的輸出使用一個冗余二極管，二極管在導通時，它本身存在很大的正向電壓，在正常工作時它產生的功率損耗相當大。基于此，本設計用一只MOSFET晶體管和一個集成電路芯片來取代二極管，控制芯片產生驅動MOSFET晶體管柵極的信號。如圖6所示，兩路電源輸出后經MOSFET晶體管(Q3、Q4)并聯后合并成一組輸出。當其中一路電源故障時，控制芯片檢測到MOSFET晶體管的反向壓差，而停止驅動該路的MOSFET晶體管，使得該路電源與系統斷開，由冗余電源繼續供電，從而保證整個系統的正常工作。

3 結果驗證
根據以上理論分析，設計完成了一種電源，該種電源的技術參數：輸入電壓：66～154 VDC；輸出電壓：5．0±0．5 VDC，輸出電流：3 A(單路)，輸出功率：15 W(單路)。主開關管選用FDP20N50，次級整流管選用SUP90N04，輸出并聯管選用SUP90N04，變壓器原邊匝數為55匝，原邊電感為458μH，副邊匝數6匝。
(1)單路準諧振模式和效率測試
圖8、9為測試輸入電壓為110 V，滿載、半載的工況下的主開關管的Vds、Vgs、VRESNE(原邊電流檢測電阻上的電壓)波形圖。可以看出電源工作在準諧振模式，主開關管均是在Vds振蕩的谷底開通。當負載不同時，通過調整開關頻率來實現準諧振模式，滿載時，主開關管在Vds振蕩的第一個谷底開通；而在半載時，主開關管在Vds振蕩的第二個谷底開通。