
惯性测M组合系统IMU是惯性制导系统中最重要的组成部分,电源则如MU的心脏,是所有电子装置的动力。其既有功率电压频率噪声带载参数变化等特性,又有体积重量形态效率可靠性等指标,因而形式多样。电源优良的性能指标将对IMU整机系统产生良好的影响,电源功率效率的大小将直接影响到整机的功率效率,电源输出电压的稳定性纹波将直接影响到系统的精度,电源重量体积的大小将直接影响到整机的重量尺寸,可电源设计的优劣将直接关系到整机的优劣程度。,关电源是种高频化高效率模块化的变换器,其开关功率变换技术近年来得到了长足的发展,并受到各行各业的广泛重视,在各种电力电子装置的应用中越来越普遍。某惯测组合系统是电源箱电子箱台休合的惯测组合,其体积高度缩小,重量大大减轻,测量范围较人,测量角速率高达350=5.相应对直流电源的性能指标提出了更高的要求,特别是陀螺功放电源电压要求65,3人,在200父12的小板子上要变换出12路直流输出,总输出功率达到200多瓦,部分输出延时。自激式和脉宽锁死电路开环全靠稳压器稳压的旧式电源则显得大粗笨而无能为力,不但大功率很难输出,而且十几个功率稳压管也无处安置。电磁反馈式开关电源采用磁反馈环节,通过调整控制开关管的脉冲宽度,而使输出电压恒定,其精致灵巧的设计则有效的解决了这问,不但在功能上满足了总体指标要求,而且在性能上有了大幅度的提高,是种实用的070变换器,在惯测组合系统中得到了应用。
电路工作原理电磁反馈式开关电源选用推挽式,1方案,采用自切断式启动和电磁反馈信号,使用低功耗大功率VMOS管为开关执行器件,脉宽调制器TL494作控制电路,超快恢复整流极官整流,具有尚效率局稳定度的特点=电磁反馈式开关电源为它激式多路输出直流源,其电路结构人体上分为6切断启动电路,脉宽调制控制电路,延时电路,信号放大开关电路,反馈电路,变压器,整流电路,滤波电路等。电源原理框1.
电磁反馈式开关电源作过程。加电后输入端网络对输入电压进行滤波,以消除输入交流成分。启动电路启动,输出15,电压供丁1494控制电路工作。脉宽调制器1494和相应尺,构成控制电路,产生对相位相反脉宽可调的矩形波。延时电路加电后产生延时控制信号,以使控制电路工作受延时控制。控制电路输出矩形波经射随器放大,推动开关电路变压器工作。变压器输出电压经整流器整流滤波器滤波后输出3当变压器启动后,其反馈电路反馈电压供控制电路工作,切断启动电路,同时调整控制电路输出矩形波脉宽,以恒定变压器输出电压,达到稳压的作用。
电磁反馈式,关电源,开关损耗比较小,变压器原边接成推挽形式,功率开关管集电极电压应力两倍于输入电压,适宜于低压输入的大功率变换器,相位相反的双路矩形波驱动两个功率开关管交替导通,反馈电压通过控制电路对驱动波脉宽进行调制,调整占空比,而使输出电压保持恒定,负载恒定时输出电压由下式决定tO驱动波占空比,0输出电压vv输入电压开关管导通时间101开关管关断时间死区时间变压器原边匝数变压器副边匝数电磁反馈式开关屯源由脉宽调制器7494和相应尺0构成占空比控制电路1脉宽调制器丁494内含振荡器,振荡频率由外接阻容心决定,可用作外接电压控制或软启动控制,另比较器的另脚接误差放大器的输出端。误差放大器是差动输入的放大器,同相输入端接1494内部5.0基准电压的分压,反相输入端则接变压器反馈的电压分压,输出脚敏感电压与锯齿波进行比较,输出调宽矩形波2,矩形波再经1反触发器分频,与非门变换,极管电流放大,输出两路相位相反间有死区的开关冲。
性能特点电磁反馈式开关电源实现了大功率的0,0转换,电源输出功率可以达到200灰以上,效率可以达到70以上。电源工作频率高,为20册2以上,相应变压器滤波电容小,电路板体积小重量轻。
采用电磁反馈,通过调整脉冲宽度以稳定电压,电压与负载调整率均比较高,取掉了大量的稳压器,降低了成本,减小了体积,并使电路和台体结构简化,提高了可靠性,保证了小型化的设计指标。
控制电路采用电磁反馈自切断电路供电,启动电路3,其输出端接反馈电路也大,管子要求高,而且管子往往工作在极限参数状态,管子发热容易损坏,可靠性很低。
而采用3启动电路,则在输入加电后,稳压极管为极管提供偏置电压,极管导通为控制电路提供工作电压,当变压器工作后,反馈电路反馈电压则抬高极管发射极电压,使极管截1同时供控制电路工作,而且这反馈电压也用于控制电路的认,脉宽调制,则不必设置专用干脉宽调制的反馈电路,大大降低了功耗,提高了可靠性。
该电路输入电压接反时,变压器原边线圈和功率开关管对输入形成内部短路回路,启动电路无法启动,整个变换器则不工作,实验证明15人的大电流在分钟内不会使变压器和开关管受到损伤,这样则可以起到0我保护的作用。
整流采,全波整流,负路输出共用绕组,负端只需将整流极管反向即可,不但可使输出电压平衡,而且比桥式整流管子少用半,功耗降低半,输出回路中的电阻也有所降低,有利于电压输出。
该电路具有延时启动的功能,对于需要异步工作的系统,无须再设计延时开关。有的系统存在供电时序问,如某惯测组合系统要求陀螺闭路电源比马达功放电源延迟5秒钟,如果采用电磁继电器控制开关,不但成本高,可靠性差,而且延迟时间不便于调整,若延迟时间过短,则由于供电时序竞争,组合中陀螺会产生碰壳现象,若延迟时间过长,则惯测组合的反应时间将会加长。而采用4由电阻尺电容0和反相器构成的延时电路,不但电路结构简单,可靠性高,而且延迟时间丁=尺可随整机方便的调试,只需调整电阻尺便可得到所需时间。
射随器改善推动波形,不但减小了开关管功耗,而且防止推挽管同时导通,提高了可靠性。105管输入阻抗很高,驱动电路的输出阻抗必须比较低,才能抑制驱动波中的振荡成份,减小驱动波的上升时间和下降时间,使推动波更加规整,以适应更快的开关速度,大大减小开关管的功耗,防止其过热击穿。丁1494的输出级虽为极管,但其开关时间校长,不利于,05管栅端寄生电容的放电,在其和胃,5管之间增加级射极跟随器,则可使驱动波形大大改良,5.,管源端串入电感,则是零电压开关技术的有效应用,在VMOS管开通或断开的过程中,由于其输出寄生电容的影响,电流上升和电压下降或电流下降和电压上升有个交叠过程,则使功率管产生了定损耗,串入的电感与开关管寄生电容构成串联谐振,则有效抑制了交叠过程,减小了开关管功耗。
实验结果在开关电源中,导通电阻决定了,关管的输出电压和损耗,导通电阻小的管子,关电源的效率愈高,由于采用推挽方式,开关管截止电压为输入电压的两倍,考虑到降额使用,则开关管的耐压值应为输入电压的倍左右,则应选用导通电阻小耐压值高的管子,但是耐压值高的管子,导通电阻也大,同时栅端电压升高,导通电阻有所降低。开关管损耗过大,将限制变换器的功率输出,因此在选用开关管时要综合考虑。
作为,关电源的整流功率极管,应当具有正向压降小反向漏电流小反向恢复时间短等特点。正向导通压降影响极管的导通损耗,直至变换器的效率,反向恢复时间将影响开关电源的工作频率,肖特基极管虽具有以上持点,但其反向截止电压较低,低于100,超快恢复整流极管整流特性虽比肖特基极管差些,但其反向截止电压却较高,是种理想的选择。极管选择的不当,将直接影响到变换器的输出功率,在电磁反馈式开关电源中,则采用了并联超快恢复极管整流,使其整流特性得到改良。
电磁反馈式开关电源,能够满足小型化大功率的性能指标,输出电压稳定,可靠性高,可通过电阻方便的调整变换器的输出电压,达到所需值。
下面为组±50V和±15V路输出电压的测试数据,输入电压为27土4V,在输出功率为100时,输入电压调整变化不到,负载调整电压不到3,纹波最大为160,效率可达75.
输入电压负载输出电压负载输出电压负载输出电压负载输出电压结论当今世界开关电源技术的应用越来越普遍,越来越受到人们的关注。电磁反馈式开关电源是种较优良的,70变换器,电路结构简单,可靠性高,成本较低,输出电压可根据要求自行设置,调试也很方便,它的大功率高效率小型化可延时启动等持点,使得其在电力电子设备中得到应用。