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改善多路輸出電源負載交錯性能
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摘要: 本文介紹的DC/DC變換器,通過樣機試制以及大量的試驗后即將投入使用,。
Abstract:
Key words :

目前,,多路輸出電源普遍采用針對一路輸出進行閉環(huán)的PWM控制方式,而其他的輔助輸出采用間接穩(wěn)壓方式,。由于只對主輸出進行閉環(huán)控制,,占空比的改變對輔助輸出的負載影響較大,,尤其是從輕載到滿載變化時,交叉調節(jié)的性能變差(通常>5%),。如果對未閉環(huán)的輔助輸出進行二次穩(wěn)壓(如線性穩(wěn)壓),,則電路復雜,效率降低,。對于兩路輸出DC/DC模塊,,大多采用正負電壓聯合采樣技術,但對于負載不對稱的用電環(huán)境下交叉調節(jié)性能變差,。為了改善負載交錯性能,,國外有些公司只研發(fā)單路輸出模塊,然后由用戶對模塊進行組合,,實現多路輸出穩(wěn)壓,,這樣也可提高效率。

多年來,,國外對多路輸出電源進行了較深入的研究,。但是,在文獻中進行數學模型建立,,數學推導,、分析的較多,其中,,對正向變換器多路輸出耦合電感對交叉調節(jié)性能的影響也有一些一般性的結論,,而對具體問題的詳細分析和研究的文獻則不多。

本文采用200kHz矩形脈沖對兩個結構完全相同的控制單元進行脈沖前沿同步,,降低電磁干擾(EMI),。采用新一代BICMOS電流型控制技術,提高了系統穩(wěn)定性,,降低了控制電路的靜態(tài)工作電流和啟動電流,,大大改善了多路輸出電源負載交錯性能。特別適合不對稱負載的場合或對稱負載的場合,。

雙路輸出雙閉環(huán)控制DC/DC變換器采用了兩組DC/DC變換器并行工作方式,,且均由脈沖發(fā)生器產生200kHz矩形脈沖來控制。兩組變換器的驅動器和脈寬調制器(PWM)使用的常數是相同的,,兩組MOSFET的柵-源級波形的前沿同時開啟,。

這種結構并行工作的特點如下:

1)與目前國內外普遍采用的聯合采樣,脈寬調制型DC/DC模塊相比,,負載交叉調節(jié)性能得到大大提高,;

2)由于兩組變換器用同一種電路結構,所使用的元器件相同,簡化了設計,、生產,、維護工作。

由于采用了兩組電路完全相同的變換器,、控制電路及保護電路,,所以,電路選擇簡單,、控制簡單,,成本低。

對于低壓輸入,、次級小于50W輸出的電源,,選擇單端反激式變換電路有以下特點:

1)使用單只場效應管和單只輸出整流二極管,省去了體積較大的輸出濾波電感,;

2)只須配置簡單的箝位網絡元件,;

3)可以使用兩只小型MMP磁環(huán)作為變壓器,能滿足小型化要求,。

控制電路的設計包括PWM控制器的選擇,,同步脈沖發(fā)生器的設計以及隔離反饋等電路的設計。

基于簡化電路,、簡化設計的指導思想,,選擇第三代BICMOS電流型控制芯片,。由于這種芯片靜態(tài)工作電流小以及先進的前沿消隱等特點,,使得DC/DC變換器的啟動電路大大簡化。由于采用前沿消隱技術,,使得電流信號采樣電路也同樣得到簡化,。

同步脈沖發(fā)生器采用了傳輸比較高的自激振蕩器,產生約200kHz,,占空比50%的矩形脈沖,。同步矩形脈沖分別送到兩組變換器的電流控制型芯片的同步端子,以實現PWM輸出脈沖的前沿同步,。由于目前能產生矩形脈沖的自激振蕩器很多,,本文不再贅述,須指出的是在電路設計時,,需要阻抗匹配好,,就可達到同步前沿的目的。

雙路輸出雙閉環(huán)電流控制型DC/DC變換器的研究

本文介紹的雙路輸出雙閉環(huán)控制DC/DC變換器,,經過樣機試制后達到如下技術指標:

輸入直流電壓 DC16~40V,;

輸出直流電壓 ±15V/1.5A,最大2A;

負載穩(wěn)定度 +15V0.1%,;-15V0.1%,;

電壓穩(wěn)定度 ≤0.1%;

交叉調節(jié) 0%,;

輸出紋波電壓峰峰值 VP-P≤100mV,;

效率 88%;

外形尺寸 60mm×60mm×12.7mm,;

功能 具有輸出過流,、短路、過壓保護功能,。

1)我們研制的雙路輸出DC/DC變換器,,采用200kHz矩形脈沖同步,效率為88%,,長期工作電路穩(wěn)定,。

2)為了進一步提高效率,功率MOSFET的開關速度必須提高,。驅動電路須作進一步改進,,應選擇高頻等效參數更佳的表貼元器件。

3)由于兩組相同的變換器安裝在外形尺寸較小的外殼中,,更應重視PCB最優(yōu)化設計,,注意接地,避免大環(huán)路高頻電流的擾動以及工藝技術,,方能達到更好的效果,。

本文介紹的DC/DC變換器,通過樣機試制以及大量的試驗后即將投入使用,。

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