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多路输出电源负载交错性能改善

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本文采用200kHz矩形脉冲对两个结构完全相同的控制单元进行脉冲前沿同步,降低电磁干扰(EMI)。采用新一代BICMOS电流型控制技术,提高了系统稳定性,降低了控制电路的静态工作电流和启动电流,大大改善了多路输出电源负载交错性能。特别适合不对称负载的场合或对称负载的场合。

  双路输出双闭环控制DC/DC变换器采用了两组DC/DC变换器并行工作方式,且均由脉冲发生器产生200kHz矩形脉冲来控制。两组变换器的驱动器和脉宽调制器(PWM)使用的常数是相同的,两组MOSFET的栅-源级波形的前沿同时开启。

  这种结构并行工作的特点如下:

  1)与目前国内外普遍采用的联合采样,脉宽调制型DC/DC模块相比,负载交叉调节性能得到大大提高;

  2)由于两组变换器用同一种电路结构,所使用的元器件相同,简化了设计、生产、维护工作。

  由于采用了两组电路完全相同的变换器、控制电路及保护电路,所以,电路选择简单、控制简单,成本低。

  对于低压输入、次级小于50W输出的电源,选择单端反激式变换电路有以下特点:

  1)使用单只场效应管和单只输出整流二极管,省去了体积较大的输出滤波电感;

  2)只须配置简单的箝位网络元件;

  3)可以使用两只小型MMP磁环作为变压器,能满足小型化要求。

  控制电路的设计包括PWM控制器的选择,同步脉冲发生器的设计以及隔离反馈等电路的设计。

  基于简化电路、简化设计的指导思想,选择第三代BICMOS电流型控制芯片。由于这种芯片静态工作电流小以及先进的前沿消隐等特点,使得DC/DC变换器的启动电路大大简化。由于采用前沿消隐技术,使得电流信号采样电路也同样得到简化。

  同步脉冲发生器采用了传输比较高的自激振荡器,产生约200kHz,占空比50%的矩形脉冲。同步矩形脉冲分别送到两组变换器的电流控制型芯片的同步端子,以实现PWM输出脉冲的前沿同步。由于目前能产生矩形脉冲的自激振荡器很多,本文不再赘述,须指出的是在电路设计时,需要阻抗匹配好,就可达到同步前沿的目的。

  本文介绍的双路输出双闭环控制DC/DC变换器,经过样机试制后达到如下技术指标:

  输入直流电压 DC16~40V;

  输出直流电压 ±15V/1.5A,最大2A;

  负载稳定度 +15V0.1%;-15V0.1%;

  电压稳定度 ≤0.1%;

  交叉调节 0%;

  输出纹波电压峰峰值 VP-P≤100mV;

  效率 88%;

  外形尺寸 60mm×60mm×12.7mm;

  功能 具有输出过流、短路、过压保护功能。

  1)我们研制的双路输出DC/DC变换器,采用200kHz矩形脉冲同步,效率为88%,长期工作电路稳定。

  2)为了进一步提高效率,功率MOSFET的开关速度必须提高。驱动电路须作进一步改进,应选择高频等效参数更佳的表贴元器件。

  3)由于两组相同的变换器安装在外形尺寸较小的外壳中,更应重视PCB最优化设计,注意接地,避免大环路高频电流的扰动以及工艺技术,方能达到更好的效果。

  本文介绍的DC/DC变换器,通过样机试制以及大量的试验后即将投入使用。

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