1导言
跟着航天航空等电子工程体系小型化技能的开展，整机电源供电体系开端选用由混合集成DC/DC电源变换器构成的散布式供电规划计划，替代传统的由分立元器材组成的电源会集供电办法。军用混合集成DC/DC电源变换器以其体积小、重量轻、功率密度高、功率高、牢靠性高级特色，被广泛用于军事电子操控体系。双路输出是DC/DC电源变换器常有的输出方法，一般，其输出有主副路之分，对双路输出的每路1有必定的要求，比如双路输出负载平衡或副路加载时主路不能空载等要求，即存在所谓的穿插调整率问题，使双路输出DC/DC变换器的运用受到限制。而在一些特定的场合，要求DC/DC变换器双路输出没有主副路之分，彼此独立输出。本文首要介绍低纹波双路输出DC/DC电源变换器的规划思维、完成办法及研究结果。
2计划规划
依据双路独立输出的特殊要求，通过对双路输出DC/DC变换器拓扑进行深化分析研究，确认完成双路独立输出DC/DC变换器的电路计划。完成双路输出DC/DC变换器有以下4种电路计划，它们的电原理框图别离如图1、图2、图3、图4所示。
图1 计划1的电原理框图
图2 计划2的电原理框图
图3 计划3的电原理框图
图4 计划4的电原理框图
计划1是1路输出选用反应完成稳压，另1路选用后稳压的电路拓扑结构；计划2是两路输出均选用后稳压的电路拓扑结构；计划3是两路输出的差值采样，经光耦阻隔反应，完成两路输出稳压的电路拓扑结构；计划4是两路输出的差值采样，经变压器阻隔反应，完成两路输出稳压的电路拓扑结构。
这4种计划的高频变压器输入侧部分电路方法根本相同，所不同的是输出反应办法和途径。表1为4种计划的特色比照，从中可知计划2具有双路独立输出、穿插调整率为零的特色。
表1 4种计划的特色比照
3电路规划
3.1计划2的规划特色
计划2选用UC1825A双端输出PWM操控电路，功率开关选用双端推挽结构，输入滤波选用π型滤波器，发动电路选用串联线性稳压电路向UC1825A供电。在高频变压器输入侧把高频变压器的1路输出绕组整流滤波作为辅佐电源，切换发动电路向UC1825A 供电，辅佐电源一起作为预稳压电路反应到UC1825A操控电路的差错电压操控端，操控UC1825A的输出脉冲宽度，构成UC1825A、功率开关、高频变压器、辅佐电源及预稳压电路的闭环操控回路，完成辅佐电源的稳压操控，然后完成输入电压Vi变化时正负双路输出的预稳压操控。正负两路输出均选用全波整流、两级LC滤波，并别离选用1个串联线性稳压器，完成负载变化时低纹波输出电压的稳压操控。
计划2是自主规划开发的，国内外现在没有见到此种DC/DC变换器规划计划的报导。
3.2 操控回路规划
在高频变压器输入侧增设1个次级绕组，该次级绕组电压经整流滤波后，取样反应到UC1825A操控电路差错扩大器的反相输入端，构成闭环操控回路，使输入电压变化时该次级绕组电压安稳不变。
闭环操控回路的安稳性是整个DC/DC变换器体系正常作业必不可少的条件。因为存在滤波电感、电容相移环节，通过取样、扩大、比较、脉宽调制后，就会在某个频率上满意回路增益A》1、正反应的条件，形成闭环回路的不安稳。因而有必要参加恰当的校对环节，使闭环回路安稳作业。图5为在差错扩大器的输入端参加校对网络，在差错扩大器输入、输出之间参加校对网络构成份额积分有源校对电路的等效闭环回路。
图5 等效闭环操控回路
图6为闭环回路的幅频、相频特性示意图。由此图可知，在低频段，环路增益较高，有利于下降稳态差错，在高频段，环路增益下降，回路有充沛的相位余量，有利于闭环回路安稳作业。闭环回路的相位余量为100°，因而闭环回路作业是十分安稳的。
3.3 低输出纹波电压规划
选用肖特基整流管，减小整流管反向恢复时刻形成的输出纹波电压尖峰；优化功率变压器结构规划，减小变压器初级漏感；选用适宜的RC吸收网络，减小功率开关管的电压尖峰；选用两级LC滤波技能，合理选用输出滤波电感器、电容器，到达下降输出纹波电压的意图，使输出纹波电压典型值为10mV（峰峰值）。
图6 环路幅频和相频特性
3.4高转化功率规划
转化功率是混合集成DC/DC电源变换器长时刻高牢靠作业的重要目标。在电路规划中，进步转化功率、削减热源热量的发生尤为重要。经合理规划开关频率，合理选用功率开关器材和整流二级管，精心规划功率开关器材的驱动脉冲上升沿时刻，精心规划高频变压器的各绕组匝数和线径，选用电流互感器检测电流反应信号完成过流维护，使转化功率达85%以上。
在大功率DC/DC电源模块中，选用电流互感器检测输入侧电流反应信号完成过流维护，可减小电流检测电路的损耗，进步功率。图7为电流互感器检测电流反应信号的电原理图。
图7 电流互感器检测电流反应信号的电原理图
4牢靠性规划
选用降额规划技能，对VDMOS功率开关管、肖特基整流管、功率变压器等电应力和热应力较大的元器材进行降额规划。
VDMOS功率开关管的降额规划首要是对VDMOS功率开关管的源漏导通电流IDS、源漏击穿电压BVDS进行降额规划，应契合I级降额规划要求。
肖特基整流管的降额规划首要是对肖特基整流管正向均匀电源ID、反向电压BVR进行降额规划，应契合I级降额规划要求。
功率变压器的降额规划首要是对功率变压器在常温、高温（125℃）时的最高作业磁通密度Bm进行降额规划，应契合I级降额规划要求。
选用分片式地图规划，大面积选用厚膜Al2O3陶瓷基板，部分用高导热率的BeO陶瓷作为首要热源器材VDMOS开关功率管IRFC230和肖特基整流二极管8TQ100的基板，将主变压器PC40P18/11Z和输出滤波电感器PC40P18/11A250直接粘结在金属底座上，并使以上热源元器材均匀地散布在管座四周边际，削减对非热源元器材的影响，确保热散布均匀，热梯度小，防止热量会集、呈现部分过热门，以利于电路内部向外界散热。
在电路规划中，添加输出过流维护规划，进步电路的牢靠性。
在电路规划中进步转化功率、削减功耗、削减热源热量的发生，削减电路内部温升，进步电路的牢靠性。在工艺制造中选用导热功能好的冷轧钢金属管壳，选用厚膜Al2O3陶瓷基板、BeO陶瓷基板，选用再流焊、烧结低热阻工艺技能，下降各级热阻，削减电路内部温升，进步电路的牢靠性。
选用再流焊工艺将输入滤波陶瓷电容器和输出滤波钽%&&&&&%器等体积较大的元件粘贴在Al2O3基板上，并用环氧树脂对这些体积较大的元件进行加固处理，增强电路的抗机械冲击功能。
选用枯燥氮气维护下的无应力平行封焊管壳封装工艺，水汽等剩余气体含量很少，封装气密性好，防止封装对Al2O3、BeO陶瓷基板形成的机械应力，防止发生剩余物，确保牢靠性目标要求。
5研究结果
依据以上规划思维，规划完成了双路独立输出±15V/1.5A（45W）混合集成DC/DC变换器HB2815D45。该产品通过了环境温度+85℃高温满载功率老化、变频振荡（加电监测）等质量共同性查验查核，其功能目标及质量等级到达军用G类DC/DC电源变换器水平，在规划定型时被共同以为“到达国际先进水平”。表2为HB2815D45与Interpoint公司出产的MTW2815D的功能对照表。
