[发明专利]分立件构成的高可靠性DC/DC开关电源

说明书

技术领域

本发明涉及分立件构成的高可靠性DC/DC开关电源。

背景技术

DC/DC开关电源是一种采用开关方式控制的直流稳定电源。它以其高度隔离、稳定性好、体积小、重量轻、转换效率高等特点被广泛用在航天地面测试设备和导弹武器弹上产品中。以往航天系统用到的二次直流电源大部分是由输入、输出滤波电路和DC/DC转换模块组成。其中DC/DC转换模块大部分靠从国外进口，这样就造成研制成本高、开发周期长、纹波很难降低，DC/DC转换模块内部的一些保护措施对弹上产品弊大于利等缺点。

发明内容

为解决上述问题，本发明设计了分立件构成的高可靠性DC/DC开关电源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：分立件构成的高可靠性DC/DC开关电源由功率主回路和控制回路组成。

所述功率主回路，功率主回路包括输入滤波、功率开关、变压器、输出整流滤波，控制回路包括取样隔离电路和PWM控制电路。功率主回路的作用是将输入的直流电加到主变开关电路上，在PWM的作用下，主变换电路的开关管反复的通断，使之变成高频交变电压，通过变压器的耦合作用，将能量从初级向次级传递，次级的感应电流经过高频整流和滤波后输出直流电压。输入滤波电路有两个作用：一是防止输入噪声，二是控制由开关电源产生并向输入电源反馈的噪声。功率开关的作用是将直流电压信号转换成方波信号，其中心元件是功率场效应管(MOSFET)。开关电源用到的功率场效应管应具有较大的漏源击穿电压、小的导通电阻和高的工作频率等特点。输出整流滤波电路是将变压器输出的交流信号转化为直流信号。

所述控制回路，包括取样隔离电路和PWM控制电路。当输入电压在一定的范围内变化或输出负载改变时，为使输出电压保持稳定，从输出端引入反馈环节，构成闭环控制回路。取样隔离电路的主要作用是实现对输出取样，敏感输出电压的变化，并进行电气隔离，即输出输入不共地。常见的取样隔离电路有两种：一是变压器和UC1901配合使用，二是TL431和光耦配合使用。PWM控制电路的中心元件是集成控制器，选用UC1525A。UC1525A是常用的电压型PWM集成控制器，外接元件少，性能好。它内部含有基准电源，欠压锁定电路、振荡器、误差放大器、脉宽比较器及触发器、锁存器，并能实现软启动和关闭控制等。不过按噪声标准，电路结构的涉及一般以后者为对象。

本发明的有益效果是，分立件构成的高可靠性DC/DC开关电源由功率主回路和控制回路组成。此开关电源具有隔离度高、稳定性好、体积小、重量轻、转换效率高等特点，而且此系列开关电源没有过流、过压等保护措施。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是DC/DC开关电源的组成框图。

图2是输入滤波电路图。

图3是输出整流滤波电路图。

图4是取样隔离电路图。

具体实施方式

在图1中，分立件构成的高可靠性DC/DC开关电源由功率主回路和控制回路组成。功率主回路包括输入滤波、功率开关、变压器、输出整流滤波，控制回路包括取样隔离电路和PWM控制电路。

在图2中，输入滤波电路有两个作用：一是防止输入噪声，二是控制由开关电源产生并向输入电源反馈的噪声。主要由共扼滤波线圈L1、极性电容C1和无极性电容C2、C3组成。这里应注意的一点是：无极性电容最好放在紧靠变压器的电压输入端。

在图3中，输出整流滤波电路是将变压器输出的交流信号转化为直流信号。电路中采用两个肖基整流管V1、V2构成全波整流电路。整流后再经过电感线圈L1、无极性电容C1、共扼滤波器L2和极性电容C2和无极性电容C3滤去高次谐波和噪声，可以使输出电压纹波值降到很低。

在图4中，取样隔离电路的主要作用是实现对输出取样，敏感输出电压的变化，并进行电气隔离，即输出输入不共地。常见的取样隔离电路有两种：一是变压器和UC1901配合使用，二是TL431和光耦配合使用。本发明采用后者。稳压电路中含有电感成份，容易起振（寄生振荡），因此在TL431第一管脚（阴极）和第八管脚(VREF)之间接电阻R5和电容C2、C3，对TL431内部放大器进行相位补偿；R1和R2构成取样分压，调节R2使TL431低8管脚(VREF)得到2.5V左右的电压，与内部2.5的基准电压比较。当输出电压改变时，光耦发光源上流过的电流作相应的改变，发光强度改变，并控制受光器件，在光耦的第3脚(发射极)上便得到一个与输出电压隔离并跟随其变化的控制电压。