[发明专利]一种基于PWM误差放大器的DC-DC变换器输出过压限压保护电路

说明书

技术领域

本发明属于空间电子学技术领域，具体涉及一种基于PWM误差放大器的 DC-DC变换器输出过压限压保护电路。

背景技术

随着我国航天事业的发展，卫星或飞行器的功能越来越多样化，有效载荷 越来越多样化，对供电的需求也越来越多样化。航天器用DC-DC变换器由于其 高可靠、不可维修的特殊要求，因此在设计之初就要开展失效模式及影响分析 的工作，即考虑组成DC-DC变换器的所有部件、元器件可能发生的各种故障对 DC-DC变换器的影响，以及设计中相应的纠正措施，以保证不会造成灾难性的 后果。电子线路类负载对电源的稳定性要求一般不超过电源电压的1％，在极端 情况下不超过5％；机电类负载对电源的稳定性要求相对较宽，在极端情况下不 超过15％。为了保证用电设备的安全及可靠运行，要针对电路中元器件及线路 要素的各种失效模式设计过压保护电路。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于PWM误差放大器的DC-DC变换 器输出过压限压保护电路，解决了DC-DC变换器由于闭环系统开环所引起输出 过压失效的大部分故障模式。

一种基于PWM误差放大器的DC-DC变换器输出过压限压保护电路，包括 PWM控制器N1、稳压管V1、三极管V2、电容C1以及电阻R1-电阻R7；

其中，电阻R1的一端接DC-DC变换器的输出端，另一端串接电阻R7后接 地；稳压管V1的负极接在电阻R1与电阻R7之间，正极串接电阻R2后接地； 稳压管V1的正极与电阻R2之间串接电阻R3后接三极管V2的基极；三极管V2 的基极串接电阻R4后接地；三极管V2的发射极串接电阻R5后接地；基极与集 电极之间同时并联电阻R6和电容C1；集电极接PWM控制器N1中误差放大器 端；PWM控制器N1的输出端即为保护电路的输出端。

本发明具有如下有益效果：

航天器DC-DC变换器输出过压的模式很多，但是都是小概率事件，但是一 旦出现过压会对用电设备造成灾难性后果。输出过压的控制最彻底的办法是通 过继电器控制断电后切换到备份DC-DC变换器，缺点是反映速度慢，有瞬时断 电。但是有些设备不允许掉电，例如卫星中心控制计算机。本发明设计的线路 简单、可靠，反映灵敏，通用性强，可以大大提高宇航用DC-DC变换器输出供 电的可靠性和安全性，在宇航领域效益尤为明显。

附图说明

图1为本发明的电路原理图。

图2为本发明电路的等效电路。

图3为R5的变化与输出限压值的仿真结果。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明的基于PWM误差放大器的快速反应、高稳定DC-DC变换器输出过 压限压保护电路，如图1所示，包括PWM控制器N1、稳压管V1、三极管V2、 电容C1以及电阻R1-电阻R7。其中，电阻R1的一端接DC-DC变换器的输出端， 另一端串接电阻R7后接地；稳压管V1的负极接在电阻R1与电阻R7之间，正 极串接电阻R2后接地；稳压管V1的正极与电阻R2之间串接电阻R3后接三极 管V2的基极；三极管V2的基极串接电阻R4后接地；三极管V2的发射极串接 电阻R5后接地；基极与集电极之间同时并联电阻R6和电容C1；集电极接PWM 控制器N1中误差放大器端；PWM控制器N1的输出端即为保护电路的输出端。

由R1、R7和V1组成高稳定限幅分压采样电路，对DC-DC变换器输出电 压的过压情况进行检测；三极管V2并接在PWM误差放大器的输出端，接成共 射级输出。DC-DC变换器正常稳压输出时，PWM控制器N1的误差放大器输出 在线性放大区，三极管V2工作在截至区；DC-DC变换器输出过压时，最坏情 况下PWM控制器N1的PWM误差放大器输出在饱和区，而三极管V2工作在 线性放大区；DC-DC变换器输出过压时，该电路对输出电压的限压控制点通过 R1和R7的分压比粗调节，通过R5的阻值精调节。可以按照要求，精确调整限 压工作点，并且负载调整率和线性调整率都可达到不大于1％的高稳定输出。

保护电路的工作原理如下：