同一組合內模塊電源和線性電源的電磁兼容性
加入技術交流群
摘要：介紹某雷達用低壓電源的研制，著重介紹同一組合內模塊電源和線性電源的電磁兼容性。此組合電源研制成功后，經使用表明，設計是可行的。
本文引用地址：http://www.104case.com/article/191342.htmElectromagnetic Compatibility of Modular and Linear Power Supply
in Same Assembly
Abstract: This paper introduces preparation of low voltage power supply for use in a certain radar,emphatically introduces electromagnetic compatibility of modular and linear Power Supply in same assembly. After the assembly power supply is developped,it′ s practical result testifies this design being feasible.
Keywords:Modular power supply,Linear power supply,Electromagnetic compatibility
中圖法分類號：TN97文獻標識碼：A文章編號：02192713(2000)0838002
1引言
線性穩壓電源具有紋波小、干擾小等優點，然而存在體積大、效率低、散熱難等缺點。開關電源頻率高，因而體積和重量大大減小。但是瞬態響應較差、干擾大，因此開關電源的應用受到一定限制。如果將兩者結合起來，取其各自優點就可以滿足特定的任務要求（即多路輸出、體積小、指標高），但電磁兼容問題需要考慮。
某雷達要求在一個較小的組合內提供7路電源，具體電氣指標如下：
輸入：單相400Hz，200V±5％；
輸出：7路直流輸出，如表1所示。
表1 7路電源的直流輸出
| 序號 | 電壓（V） | 電流（A） | 調整范圍（V） | 穩定度（％） | 紋波（mV） | 用途 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | ＋15.0 | 2.0 | ±0.75 | 0.1 | 2 | 接收機 |
| 2 | －15.0 | 0.15 | ±0.75 | 0.1 | 2 | 接收機 |
| 3 | ＋5.0 | 1.0 | ±0.25 | 0.1 | 2 | 接收機 |
| 4 | －5.0 | 1.0 | ±0.25 | 0.1 | 2 | 接收機 |
| 5 | ＋8.0 | 2.0 | ±0.25 | 0.1 | 2 | A/D |
| 6 | －8.0 | 2.4 | ±0.25 | 0.1 | 2 | A/D |
| 7 | ＋5.0 | 30 | ±0.25 | 0.5 | 80 | CPU |
前6路穩定度指標要求高，要用線性電源。串聯線性電源調整管與負載串聯，利用負反饋原理，通過改變調整管集電極、發射極間電壓來完成穩壓。與分立器件穩壓器相比，集成穩壓器具有體積小、成本低、使用方便、性能指標高等優點。根據負載電流不同，選用性能優異的集成三端穩壓器LM150、LM117，電路見圖1，輸出電壓：
圖1串聯線性電源原理圖
UO=1.25×[(R2＋RP)/R1＋1]
設計時注意以下幾點：
（1）電阻R1直接焊接在集成穩壓器的輸出管腳和調整管腳上，否則，將影響集成穩壓器的負載調整率；
（2）電阻R1和R2選擇高穩定性的同種材料電阻，RP也要用高穩定性的電位器，以保證輸出電壓的穩定度；
（3）電容C1容量滿足C1>2000×I0（μF），I0為負載電流。
5V/30A是用VICOR公司生產的模塊電源實現
的，電路見圖2。交流輸入經整流模塊整流為未穩直流電壓，經直流/直流變換器變成所需的直流輸出。VICOR模塊電源具有體積小，其VI－200系列尺寸為11.68cm×6.1cm×1.27cm；效率高，超過80％；功率密度高達50瓦/立方英寸等優點。
VICOR模塊電源的核心是零電流開關技術，其框圖及工作波形見圖3。
PWM開關電源，工作頻率固定，通過改變脈寬來實現穩壓，而VICOR模塊電源脈寬固定，改變開關頻率以實現穩壓。PWM方式中，開關管工作電壓、電流波形為方波，開、關時工作電流較大，而VICOR模塊電源，當開關管導通時，流過開關管的電流為半波整流正弦波，功率開關管在打開或關斷時的電流為零，大大地降低了開關損耗，這就是VICOR所謂的“零電流”開關技術。VICOR模塊電源的諸多優點，就是得益于這一技術。
任何電源都會產生噪聲或干擾，尤其是開關電源，功率器件工作在開關狀態，存在較高的dv/dt和di/dt，容易形成干擾，VICOR模塊電源工作頻率隨負載不同從幾十千赫到幾兆赫變動，干擾的頻帶寬。而接收機和A/D轉換都是雷達中對噪聲要求較高的單元，處理不好，會帶來諸多不良影響，那么如何降低電源噪聲，減小開關電源和線性電源的互相影響？
對于開關電源，隨著每單位體積輸出功率的增加，靜電場dv/dt和電磁場di/dt強度也隨之增加，干擾也就增大。VICOR電源模塊采用“零電流”技術，di/dt小，主要是dv/dt靜電場，屬近場，強度隨距離平方而減小。對此靜電場屏蔽是很有效的，在模塊上加了一個屏蔽罩，在與模塊相對的印制板上設有大面積接地平面，同時結構設計上，在開關電源和線性電源之間加以金屬板隔離，以減小干擾。
評論