弹用小型化计算机电源

发布时间:2008/8/30 0:00:00 访问次数:398

　　1引言

　　弹用小型化计算机电源就是在原型号基础上减小电源体积、重量，作为弹上小型控制计算机的配套电源。在不降低可靠性指标及电性能指标的前提下，如何减小电源体积、重量是该项目的主要工作内容。根据弹上计算机对电源的技术指标要求，采用电流型单端反激式dc/dc变换器的技术方案。它具有输入电压范围宽，动态响应性能好，适合多路电压输出及电路简单的特点；采用表面贴装元件，有效减小了电源的体积和重量；功率器件直接贴装在铝基pcb板上，散热效果好，能有效降低电源温升，从而提高电源的可靠性。

　　２小型化计算机电源的主要特点

　　（1）变换频率高

　　电源工作频率为200khz,可以减小输出滤波电容器，缩短响应时间，便于实现电源的小型化。

　　（2）工作电压范围宽

　　输入直流电压为2040v，电源均能可靠工作。

　　（3）元件片式化

　　80％元件采用表面贴装型式，有效减小了电源的体积和重量。

　　（4）使用大容量多层瓷介电容器

　　开关电源输出滤波电容器选择无极性、低阻抗、化学及物理性能稳定、高频性能好于钽电解电容器的无机介质多层瓷介电容器，在同等容值时，瓷介电容器的串联等效电阻比钽电解电容器小，固有谐振频率比钽电解电容器高，纹波小，滤波效果好。

　　（5）体积小、重量轻、效率高

　　电源共有7路电压输出，效率达75％，重500g，外型尺寸为174mm×96mm×35mm；电源的体积、重量和效率与进口模块电源组合的同等功率电源相当。

　　（6）使用电流控制型变换器

　　电流控制型变换器与电压控制型相比，由于具有输入电压的前馈控制，使开关电源具有良好的开环线性调整率；消除了输出滤波电感器带来的极点和系统的二阶特性；具有最佳的大信号特性；固有的脉冲电流限制简化了过载保护电路和短路保护电路。1977年，有关电流控制的论文首次发表。近年来，各种电流控制ic相继面世。美国unitrode公司生产100种pwm电路，其中75种是电流控制模式（currentmode）。电流控制模式已广泛应用于开关电源。

　　（7）采用单面覆铜铝基pcb

　　所有发热的功率器件都直接贴焊在pcb上，散热效果好，能有效降低电源温升，从而提高电源可靠性；单面覆铜铝基pcb板还作为电源的上盖板，可节省空间，降低电源高度。单面覆铜铝基pcb板的厚度可达到1.62mm，无需特别加固就能达到抗冲击及抗震动要求。覆铜铝基pcb板已在模块电源中广泛采用，其生产工艺与普通单面pcb板基本相同。

图1电源结构框图

　　3电路方案

　　31变换器频率的选择

　　变换器的工作频率与开关稳压器的性能指标有着直接的关系。当频率低于20khz时，电源性能较差，纹波大，瞬态响应时间长，体积和重量也增加，还发出讨厌的交流声。当频率高于50khz，对改善开关稳压器的性能有利，可以降低纹波，缩短响应时间，进一步减小体积和重量。但也带来某些缺点，如射频干扰大，对开关晶体管、高频变压器、电容器和扼流圈的高频性能提出更高的要求，而且，要制作低压大电流电源，在电路技术上也增加了困难。在我国现有元器件的条件下，其工作频率选取100khz～200khz较为适合。这属于超声范围，没有令人讨厌的交流声。并且在体积、重量、纹波、瞬态响应和成本等方面的性价比还是较好的，能满足许多电子设备（如大、中型电子计算机）的要求。经试验，单端反激变换器工作频率选在200khz是目前较好的方案。当然，随着元器件水平的提高和电路技术的发展，开关电源的工作频率也会相应提高。

　　32电路形式的选择

　　单管式电路与推挽式、桥式电路相比，具有电路简单、元器件少等特点，并且不存

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