一种低频脉冲负载用特种开关电源研发

20世纪50年代，人类开端有了最早的开关电源；80年代，计算机电源全面完成了开关电源化；90年代后，开关电源相继开端大面积进入了各种电子、电器设备范畴[1]。随后在雷达范畴也开端了十分广泛的运用。

跟着现代雷达技能的开展，关于电源的需求越来越多样化，特殊化。别的，因为雷达的作业特性决议了其发射电源的负载特性为脉冲式负载，且不同的雷达因为其发射频段不一样，所以电源的负载脉冲频率也是多种多样的。一起为了操控顶降不能过大，电源的输出端往往都要接上很大容量的储能电容。咱们规划开发的这款开关电源首要运用于雷达的发射机，为雷达波的发射供给供电。

1 首要技能目标

该电源输入为380V三相四线，输出为24～36V（额外值为28V）可调，输出电流为60A，功率大于90%，源效应≤±0.1%，负载调整率≤±0.5%，具有过流、过压维护功用，一起电源内部要求输出自带1F以上的储能电容，负载为20Hz、占空比30%的低频脉冲负载。

2 规划难点及解决办法

①为了确保脉冲负载内的顶降符合要求，输出端要求带有不小于1.1F的储能电容，即电源要求能够带很大的容性负载；解决办法：1）操控上选用电流内环，电压外环的双闭环操控战略，选用对输出电容限流降压充电的办法，以避免冲击电流维护；2）规划了软启动电路，开机时使输出电压缓慢上升，以减小冲击电流。

②负载在30%的脉内峰值电流达130A以上，而电源的额外输出电流Io为60A，过流才能为120%Io。这样就既要确保在脉内峰值电流的冲击下过流维护电路不会误动作，一起在实在过流时又能维护电源不受损坏。

解决办法：选用单一输出过流点维护时，在30%的脉内峰值电流已达130A以上，电流超过了过流点，此刻过流电路动作，必定影响负载的正常作业，所以不能选用单一输出过流点维护办法；在电流、电压双闭环电路中，当电流抵达环路限流点时，进一步添加负载将引起输出电压的下降，运用这一特性对输出过流维护电路选用输出过流和输出欠压相“或”的逻辑操控办法，即独自输出过流或输出欠压时维护电路不动作，只有当输出过流且输出电压被降至欠压点以下时才维护并关机。

3 计划介绍
本电源计划的结构框图如图1所示，下面进行扼要介绍。

图1.电源结构框图

①输入EMI滤涉及整流电路：选用专门出产电源滤波器厂家的三相电源滤波器。滤波器紧靠在电源金属外壳的入口处，以确保杰出的EMI和EMC。
②无源PFC电路：如图2所示，由软启动电路、滤波电感和滤波电容组成的无源PFC电路，简略牢靠，能够到达电源的技能目标的要求。

图 2 输入电路

③DC-DC功率改换模块：选用全桥移相软开关电路[2]。

图3 ZVS全桥改换器ZVS全桥改换器的电路如图3所示。其间Q1～Q4是四只主开关管，D1～D4别离是Q1～Q4的内部寄生二极管，C1～C4别离是Q1～Q4的寄生电容，Lr是谐振电感，Tr是高频变压器，DR1和DR2是输出整流二极管，Lf是输出滤波电感，Cf是输出滤波电容。本改换器选用移相操控，每个桥臂的两个功率管成180°互补导通，两个桥臂的导通角相差一个相位，即移相角，通过调理移相角的巨细来调理输出电压。Q1和Q3别离超前于Q4和Q2一个相位，称Q1和Q3组成的桥臂为超前桥臂，Q2和Q4组成的桥臂则为滞后桥臂。该改换器选用移相操控的办法运用谐振电感的能量来完成超前桥臂和滞后桥臂的零电压开关（ZVS），然后进步电源的功率、牢靠性，减小EMI。一起在改换器中参加箝位电路，然后下降副边整流管的尖峰电压，有利于改换器的全体优化[3]。

该改换器具有以下特色：

– 超前桥臂能够在很宽的负载规模内完成ZVS；

– 滞后桥臂能够在必定的负载规模(一般>Iomax/2)内完成ZVS；

– 输出整流管上电压振动和电压尖峰较小；

– 安稳频率操控，易于优化规划输出滤波电感和滤波%&&&&&%。

图4给出了ZVS全桥改换器的操控电路的框图。其间PWM操控电路是依据UC3879芯片的电压电流双闭环操控电路，其动态特性比电压单闭环要好得多[4]。

图4 ZVS全桥改换器的操控电路结构框图

为进一步进步电源的动态功用，在操控电路中参加箝位电路，避免调理器深度饱满，使调理器由饱满进入线性调理区的时刻被大大缩短，然后进一步进步电源的动态功用。操控电路中还包含输出电流约束功用。在电压闭环前端参加均流电路，通过环路调理操控完成电源多模块并联功用，其间均流电路选用UC3902芯片。维护电路包含本机的输出过压维护、输出过流维护（过流维护电路已集成在PWM芯片内部），将输出过压、过流放在本机而不是体系操控电路，首要考虑检测便利，延时小，有利于快速反应。操控电路的正常作业需求体系操控电路输出的正常开机信号。

④辅佐电源：供给不受控的操控电路的电源。因为输入电网电压高，选用双管反激电路能够减小功率开关管的电压应力。反激电路能够习惯较大规模的输入电压改变，结构体积比较小[5]。

下图是双管反激电路图：

图5 双管反激电路图

4 实验成果依据上述计划，制作了8台电源，通过测验及各种环境实验，电源输出电压为28V（24V～36V规模内可调），输出电流为60A，功率在90%以上，其间部分可到达92.8%，负载调整输出改变为0.15V左右，负载调整率低至0.1%，线网调整时输出电压改变0.01V，能够满意电源目标要求。最终与雷达整机体系进行联试，功用安稳牢靠，满意了整机体系的需求，到达了预期的作用。图6和图7给出了联机时变压器上正常作业的电流波形和电源相片。

图6 通道1为带脉冲负载输出电压波形，通道2为变压器原边电流波形

图7 电源带载实验时面板部分相片

5 结束语

选用相同技能计划的该电源已通过批量出产并投入产品运用，证明该电源的研发十分成功，对往后相似低频脉冲式负载电源的规划具有重要的学习含义。

参考文献

[1] 开关电源的技能追求和开展趋势. 维库电子市场网.

[2] 阮新波，严仰光．脉宽调制DC/DC全桥改换器的软开关技能. 北京: 科学出版社，1999.

[3] 李善庆，王琪，路侃．加箝位二极管全桥改换器的研讨与运用．电源技能，2008，9：61-63．

[4] 张占松，蔡宣三．开关电源的原理与规划.北京: 电子工业出版社，1998.

[5] 张先进，周平森，王慧．双管反激改换器研讨剖析. 本站网.

作者简介

汪邦照（1982— ），男，本科，2003年结业于安徽大学自动化系，现作业于合肥华耀电子工业有限公司，首要研讨方向为：军用中、大功率高频开关电源。

赵艳飞（1983— ），男，硕士，2008年结业于安徽大学电气学院，现作业于合肥华耀电子工业有限公司，首要研讨方向为：军用中、大功率高频开关电源。

李善庆（1966— ），男，高级工程师，1989年结业于东南大学无线电技能专业，现作业于合肥华耀电子工业有限公司，首要研讨方向为：军用中、大功率高频开关电源、电源模块及雷达电源体系。