航空用多路输出模块电源的研究

【摘要】： 270V高压直流电源是先进飞机供电系统的优选方案之一,飞机上的一些通讯、控制和保护设备需要3.3V、5V和±12V等低压直流电源供电,因此需要将270V高压直流电变换为多个低压直流电的直流变换器。本文针对该直流变换器讨论了其电路架构、拓扑选取、参数设计和稳定性分析。 高压输入、多路低压大电流输出的直流变换器要求有好的输出电压交差调整率,同时还要求动态响应速度快,体积小,效率高,可靠性高等。针对这些要求,本文提出一种两级式多路输出变换器的解决方案,讨论了变换器的拓扑结构、控制方案以及整流方式,采用半桥变换器作为前级变换器,满占空比开环工作,输出电流较小的两路采用肖特基二极管整流,输出电流较大的两路采用同步整流;Buck变换器作为后级变换器,各路输出独立闭环控制,全部采用同步整流。 本文对直流变换器的主功率电路进行详细的参数设计,讨论其元器件的选取,并对变压器的设计和PCB绕组的布置方案进行了深入分析。为了保证该两级式变换器稳定工作,论文分别建立了半桥变换器和Buck变换器的小信号模型,分析了其阻抗特性。在实验室研制一台额定输入270V,四路输出分别为12V/2A,–12V/1A,5V/10A,3.3V/6A的电源模块,并进行实验验证。实验结果表明所采用的两级式方案及其参数设计是正确可行的,该变换器具有良好的稳态和动态性能,各路输出的稳压精度高、交叉调整率好;实验样机体积小、整机变换效率高。