基于UC1845的多路输出双管反激开关电源方案.docx

PAGE 1 PAGE 1 基于UC1845的多路输出双管反激开关电源方案 导读：本文介绍了为了解决航天器DC/DC变换器高压输入多路输出时，开关管电压应力以及多路输出稳定度问题，设计了一种基于UC1845的多路输出双管反激开关电源。主电路采纳双管反激式变换器，使主开关管上的电压应力仅为输入电压Vin,满意航天器高牢靠性的应用需求；同时电路采纳磁隔离反馈稳压掌握，通过一个反馈掌握量实现多路输出，输出端协作应用低压差三端稳压器，各路输出负载稳定度优于±1%.掌握电路采纳电流型掌握器UC1845,其具有电压调整率高、负载调整率高和瞬态响应快等优点。试验结果表明，该电源平安牢靠、稳定性好、纹波小、效率高，达到了设计要求。 0 引言  随着器件、工艺水平的飞速进展，开关型功率变换器已进展成高效、轻型的直流电源，空间飞行器（星、箭、船等）DC/DC变换器（又称二次电源）也采纳该项技术。  主要缘由是卫星电子设备对电源的效率、重量、体积和牢靠性的要求越来越高，而传统的线性电源方案几乎无法满意飞行器系统的需要。在各种类型的DC/DC变换器中，PWM 型DC/DC变换器因结构种类多，技术，便于实现，已经得到广泛应用[1].  在航天应用领域开关电源的多种拓扑中，可用于100 V高压母线输入多路输出的开关电源，大多数采纳的是两级式变换器，如Buck+推挽两级式变换器，先通过Buck电路将母线电压降压，这样母线电压要经过二次调整，使电压调整率降低；再从器件数量上来说，两级拓扑，功率开关管至少需要3个，电源体积大且功率密度低，从整体分析不是很抱负；而对于可以承受高压输入的双管正激开关电源来说，电路结构相对简洁，但其不适合用于多路输出的场合，输出交叉调整率较低，稳定度差；适合用于中小功率多路输出DC-DC 变换器的电路拓扑还有是单管反激电路，其电路结构简洁，成本低，但在高输入电压场合中单管反激电路主开关管的电压应力特别高，选用200 V耐压的MOSFET管根本无法满意Ⅰ级降额的要求，假如选用更高耐压的MOSFET管，由于其导通电阻更高，势必影响电源的转换效率，同时还可能带来真空环境下的低气压放电问题。  因此为了克服以上所提到的问题，本文设计了一种星上用基于UC1845的多路输出双管反激开关电源，很适合应用于高压100 V母线输入、多路输出场合。对于双管反激开关电源，首先，其电路拓扑简洁，输入输出电气隔离升/降压范围广，具有输出多路负载自动均衡等优点；其次，由于航天电源对牢靠性的要求，全部器件必需满意降额标准，在双管反激变换电路中，当功率管关断时，变压器漏感电流可通过续流二极管反馈给电源同时将开关管两端的电压箝位在电源电压，因此功率管所承受的电压应力和输入电压相等，使选管的范围扩大，牢靠性提高；再次，双管反激开关电源电路漏感能量可以回馈到输入侧，无须增加任何汲取电路，因而转换效率也比单管反激电路高。因此将其运用于航天器高压输入多路输出场合，优势很大，具有实际的工程应用价值。  1 系统设计图  系统设计框图如图1所示。   2 双管反激拓扑结构  双管反激拓扑结构如图2所示。   如图2所示，VT1和VT2分别串接于变压器的顶端和底端。两个开关管同时导通和关断，当它们导通时，全部初级和次级的同名端为正，此时次级VD3 反偏，次级无电流流通，初级绕组储存能量；当它们关断时，存储于励磁电感上的电流使全部绕组电压极性反向，VD3 正偏，励磁电感中储存的能量被传输到负载，而此时LP同名端电位被二极管VD2钳位至地，LP异名端电位被二极管VD1 钳位至电源电压U1.所以，VT1 的源极电压不会超过U1,VT2的漏极电压也不会超过U1.漏感尖峰被钳位，使任一开关管的电压应力都不会超过直流输入电压。  双管反激变换器还有一个显着的优点是没有漏感能量消耗。开关管导通时，存储于漏感中的全部能量不是消耗于电阻元件或功率开关管内，而是在开关管关断时通过VT1 和VT2 回馈[2]给U1.漏感电流从LP 的异名端流出，经VD1流入U1的正极，然后从其负极流出，经VD2返回LP的同名端，使漏感能量能回馈到输入侧，提高了整机的转换效率。  在航天电源中，对于高压100 V 母线输入电源，双管反激开关电源便显示出极大的优势。  3 UC1845 掌握电路  UC1845 是由Texas Instruments 公司生产的电流掌握型PWM 掌握器，该芯片电路开关频率可调整，具有电流反馈和电压反馈双环掌握的特点，电压调整率和负载调整率高。其内部功能模块框图如图3 所示。图3 中，UC1845 主要包括：  5.0 V基准电压源，高增益的误