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线性分布式电源减少输出纹波的一种控制方法

2008-12-04 10:14:19 来源:《国际电子变压器》2008年12月刊 点击:1348

1 引言
随着雷达军用通讯等设备的不断更新和升级,其对供电源 提出了一些特殊的要求(如:低电压大电流),为了满足这些要求,就必须研究一种新型的特种电源,这种特殊电源除了要符合产生低电压大电流的要求外,还需要满足一些其它条件,如 :分布式供电系统、极低的输出(电压、电流)纹波等,图1是分布式供电体制简图[1, 2]
图1中普通的开关型、AC-DC、DC-DC模块由于对整流后的低频纹波的抑制效果不理想,从而很难满足现代雷达设备的技术指标,若采用线性电源,其体积大、重量沉和效率低等不适应现代雷达所要求的小体积、轻重量、较高效率和很强的机动性,因此,有必要研究一种线性分布式小功率DC-DC模块电源及其控制方法用来满足现代雷达装备的需求。
2 普通分布式电源及其存在的问题
分布式电源实质上是一种开关型电源与线性电源相结合的组合式电源,在其线性电源部分,它只是将调压管的电压调到极低,例如:调压管工作在准饱和状态。这样可降低调压管在电路中的损耗,从而达到提高效率的目的。图2是普通分布式电源的控制原理图。
图中,外环是电压控制环,通过负载反馈电压调节AC-DC转换器中开关管控制信号的脉冲宽度,从而控制输出电压。内环是通过控制调整管V两端的电压使:
VDS=VDr                                      (1)
但在图2电路中还存在一些问题,它们是:
(1)没有考虑减小输出电路的纹波;
(2)不能控制调整管V的压降随负载电流的变化而变化。
3 降低输出纹波的控制方法
图3(a)是常规的PⅡ 的原理电路图,下面分析它的如下原理及存在的问题:设VDS含有纹波Δu:
Vin=V+Δu    (2)
由图3(a)得:
(3)
式中:
     
下面分析存在的问题,设在t1时刻(图3(a)左上),Δu>0,此时V'GS↑→VGS↑→VDS↑→Vo↑(Vo-Vin-VDS),VDS中的纹波电压传输到了输出端。图3(b)是主要工作波形。改进方法见图3(c),由图3(c)可得到
                     (4)
V'GS=2Vr1-V'o                                 (5)
              (6)
取:
                          (7)
将式(4)、(6)、(7)代人式(5)得
         (8)

假设在t=t1时刻,Δu>0,由式(8)可知:
V'GS↓→VGS↓→VDS↓→Vo↓
Δu将分配到VDS,输出纹波得到抑制,V'GS波形如图3(d)所示。
4 调整管的压降自适应控制
以2SK1382型号的MOS管为例,其输出特性曲线如图4所示。调整管的纹波调整范围应在D区域内。
可以看出:随着负载电流的增加,电压VGS上升,VDS应能自动适当的增加,具体电路见图3(c)中的虚线部分。其原理分析同式(8),这里略。
5实验结果与分析
根据上述分析,对电路进行了实验,具体参数如下:
输入电压:Vin=11V    输出电压:Vo=9.7V
管压降:VDS=1.6V    调压管型号:2SK1382
负载电阻:10
图5(a)是按图3(a)电路得出的输出与输入波形,由图可知,由于VGS与V'GS的电位同向,使得输入波形Vin的纹波大部分都传到了输出;图5(b)是按图3(c)电路得出的输出与输入波形,由图可知,由于VGS与V'GS电位反向,使得输入电压的纹波传到输出的很少,纹波从而得到了抑制。
参考文献
[1] UNITRODE.Product and Applications Handbook.1993~1994 PP.5-142~5-148.
[2] 田得露等.线性分布式电源在雷达系统中的应用[c].全国电源年会论文集.1997.

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