機載高頻開關電源設計

　　4 多重環路控制電路

　　平均電流模式控制系統采用PI調節器，需要確定比例系數和零點兩個參數。調節器比例系數KP的計算原則是保證電流調節器輸出信號的上升階段斜率比鋸齒波斜率小，這樣電流環才會穩定。零點選擇在較低的頻率范圍內，在開關頻率所對應的角頻率的1/10～1/20處，以獲得在開環截止頻率處較充足的相位裕量。

　　另外，在PI調節器中增加一個位于開關頻率附近的極點，用來消除開關過程中產生的噪聲對控制電路的干擾，這樣的PI調節器的結構如圖5所示。

　　圖5 具有濾波功能的PI調節器

　　控制電路的核心是電壓、電流反饋控制信號的設計。為了保證在系統穩定性的前提下提高反應速度，設計了以電壓環為主的多重環路控制技術。電流環響應負載電流變化，并且有限流功能。設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中參與控制，調節器增益可通過后級帶電位器的放大環節進行調節。這樣電源工作在高精度恒壓狀態下，輸出動態響應，使電源在負載突變的情況下，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，達到合理的功率密度，采用了強迫風冷方式。對于風冷散熱器來說，風速的大小直接關系到散熱效果的優劣。由于要求前后通風，在設計時應考慮：

　　保證風速達到一定的要求(V= 6m/s)，并考慮風壓的影響。當風壓低于散熱器壓頭損失時，冷卻風根本就吹不過去或風速很低，達不到提高散熱率的目的。

　　由于散熱器及翼片間隙同風道與散熱器間隙有很大差別，當風壓過低時，可以在進風口散熱器與風道的間隙間加擋流柵板或喇叭型的進口，強迫風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，主板上半部放質低元器件、下半部放置高元器件，風扇放置在散熱器前中上位置并固定在前面板上，采用前進風后出風方式。

　　軍用高頻開關電源產品不但要考慮電源本身參數設計，還要考慮電氣設計、電磁兼容設計、熱設計、結構設計、安全性設計和三防設計等方面。因為任何方面哪怕是最微小的疏忽，都可能導致整個電源的崩潰，所以我們應充分認識到軍用高頻開關電源產品可靠性設計的重要性。

　　試驗結果

　　對設計參數進行試驗，試驗結果如圖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，測試結果符合協議的規定，其中功率因數、效率、電源調整率、負載調整率、輸出噪聲等參數優于協議要求。