改善多路輸出直流穩(wěn)壓電源負載交錯性能
2017-6-30 11:04:50??????點擊：
目前，多路直流穩(wěn)壓電源輸出直流穩(wěn)壓電源普遍采用針對一路直流穩(wěn)壓電源輸出進行閉環(huán)的PWM控制方式，而其他的輔助直流穩(wěn)壓電源輸出采用間接穩(wěn)壓方式。由于只對主直流穩(wěn)壓電源輸出進行閉環(huán)控制，占空比的改變對輔助直流穩(wěn)壓電源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)的輔助直流穩(wěn)壓電源輸出進行二次穩(wěn)壓（如線性穩(wěn)壓），則直流穩(wěn)壓電源電路復雜，效率降低。對于兩路直流穩(wěn)壓電源輸出DC/DC模塊，大多采用正負直流穩(wěn)壓電源電壓聯(lián)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)單路直流穩(wěn)壓電源輸出模塊，然后由用戶對模塊進行組合，實現多路直流穩(wěn)壓電源輸出穩(wěn)壓，這樣也可提高效率。
多年來，國外對多路直流穩(wěn)壓電源輸出直流穩(wěn)壓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，對正向變換器多路直流穩(wěn)壓電源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直流穩(wěn)壓電源電流型控制技術，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低了控制直流穩(wěn)壓電源電路的靜態(tài)工作直流穩(wěn)壓電源電流和啟動直流穩(wěn)壓電源電流，大大改善了多路直流穩(wěn)壓電源輸出直流穩(wěn)壓電源負載交錯性能。特別適合不對稱負載的場合或對稱負載的場合。
雙路直流穩(wěn)壓電源輸出雙閉環(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(lián)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直流穩(wěn)壓電源電路結構，所使用的元器件相同，簡化了設計、生產、維護工作。
由于采用了兩組直流穩(wěn)壓電源電路完全相同的變換器、控制直流穩(wěn)壓電源電路及保護直流穩(wěn)壓電源電路，所以，直流穩(wěn)壓電源電路選擇簡單、控制簡單，成本低。
對于低壓輸入、次級小于50W直流穩(wěn)壓電源輸出的直流穩(wěn)壓電源，選擇單端反激式變換直流穩(wěn)壓電源電路有以下特點：
1）使用單只場效應管和單只直流穩(wěn)壓電源輸出整流二極管，省去了體積較大的直流穩(wěn)壓電源輸出濾波電感；
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。
控制直流穩(wěn)壓電源電路的設計包括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直流穩(wěn)壓電源電路的設計。
基于簡化直流穩(wěn)壓電源電路、簡化設計的指導思想，選擇第三代BICMOS直流穩(wěn)壓電源電流型控制芯片。由于這種芯片靜態(tài)工作直流穩(wěn)壓電源電流小以及先進的前沿消隱等特點，使得DC/DC變換器的啟動直流穩(wěn)壓電源電路大大簡化。由于采用前沿消隱技術，使得直流穩(wěn)壓電源電流信號采樣直流穩(wěn)壓電源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直流穩(wěn)壓電源電流控制型芯片的同步端子，以實現PWM直流穩(wěn)壓電源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，須指出的是在直流穩(wěn)壓電源電路設計時，需要阻抗匹配好，就可達到同步前沿的目的。
本文介紹的雙路直流穩(wěn)壓電源輸出雙閉環(huán)控制DC/DC變換器，經過樣機試制后達到如下技術指標：
輸入直流直流穩(wěn)壓電源電壓 DC16～40V；
直流穩(wěn)壓電源輸出直流直流穩(wěn)壓電源電壓 ±15V/1.5A，最大2A；
負載穩(wěn)定度 ＋15V0.1%；－15V0.1%；
直流穩(wěn)壓電源電壓穩(wěn)定度 ≤0.1%；
交叉調節(jié) 0%；
直流穩(wěn)壓電源輸出紋波直流穩(wěn)壓電源電壓峰峰值 VP－P≤100mV；
效率 88%；
外形尺寸 60mm×60mm×12.7mm；
功能 具有直流穩(wěn)壓電源輸出過流、短路、過壓保護功能。
1）我們研制的雙路直流穩(wěn)壓電源輸出DC/DC變換器，采用200kHz矩形脈沖同步，效率為88％，長期工作直流穩(wěn)壓電源電路穩(wěn)定。
2）為了進一步提高效率，功率MOSFET的開關速度必須提高。驅動直流穩(wěn)壓電源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)路高頻直流穩(wěn)壓電源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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