改善多路輸出直流穩壓電源負載交錯性能
2017-6-30 11:04:50??????點擊：
目前，多路直流穩壓電源輸出直流穩壓電源普遍采用針對一路直流穩壓電源輸出進行閉環的PWM控制方式，而其他的輔助直流穩壓電源輸出采用間接穩壓方式。由于只對主直流穩壓電源輸出進行閉環控制，占空比的改變對輔助直流穩壓電源輸出的負載影響較大，尤其是從輕載到滿載變化時，交叉調節的性能變差（通常>5%）。如果對未閉環的輔助直流穩壓電源輸出進行二次穩壓（如線性穩壓），則直流穩壓電源電路復雜，效率降低。對于兩路直流穩壓電源輸出DC/DC模塊，大多采用正負直流穩壓電源電壓聯合采樣技術，但對于負載不對稱的用電環境下交叉調節性能變差。為了改善負載交錯性能，國外有些公司只研發單路直流穩壓電源輸出模塊，然后由用戶對模塊進行組合，實現多路直流穩壓電源輸出穩壓，這樣也可提高效率。
多年來，國外對多路直流穩壓電源輸出直流穩壓電源進行了較深入的研究。但是，在文獻中進行數學模型建立，數學推導、分析的較多，其中，對正向變換器多路直流穩壓電源輸出耦合電感對交叉調節性能的影響也有一些一般性的結論，而對具體問題的詳細分析和研究的文獻則不多。
本文采用200kHz矩形脈沖對兩個結構完全相同的控制單元進行脈沖前沿同步，降低電磁干擾（EMI）。采用新一代BICMOS直流穩壓電源電流型控制技術，提高了系統穩定性，降低了控制直流穩壓電源電路的靜態工作直流穩壓電源電流和啟動直流穩壓電源電流，大大改善了多路直流穩壓電源輸出直流穩壓電源負載交錯性能。特別適合不對稱負載的場合或對稱負載的場合。
雙路直流穩壓電源輸出雙閉環控制DC/DC變換器采用了兩組DC/DC變換器并行工作方式，且均由脈沖發生器產生200kHz矩形脈沖來控制。兩組變換器的驅動器和脈寬調制器（PWM）使用的常數是相同的，兩組MOSFET的柵-源級波形的前沿同時開啟。
這種結構并行工作的特點如下：
1）與目前國內外普遍采用的聯合采樣，脈寬調制型DC/DC模塊相比，負載交叉調節性能得到大大提高；
2）由于兩組變換器用同一種直流穩壓電源電路結構，所使用的元器件相同，簡化了設計、生產、維護工作。
由于采用了兩組直流穩壓電源電路完全相同的變換器、控制直流穩壓電源電路及保護直流穩壓電源電路，所以，直流穩壓電源電路選擇簡單、控制簡單，成本低。
對于低壓輸入、次級小于50W直流穩壓電源輸出的直流穩壓電源，選擇單端反激式變換直流穩壓電源電路有以下特點：
1）使用單只場效應管和單只直流穩壓電源輸出整流二極管，省去了體積較大的直流穩壓電源輸出濾波電感；
2）只須配置簡單的箝位網絡元件；
3）可以使用兩只小型MMP磁環作為變壓器，能滿足小型化要求。
控制直流穩壓電源電路的設計包括PWM控制器的選擇，同步脈沖發生器的設計以及隔離反饋等直流穩壓電源電路的設計。
基于簡化直流穩壓電源電路、簡化設計的指導思想，選擇第三代BICMOS直流穩壓電源電流型控制芯片。由于這種芯片靜態工作直流穩壓電源電流小以及先進的前沿消隱等特點，使得DC/DC變換器的啟動直流穩壓電源電路大大簡化。由于采用前沿消隱技術，使得直流穩壓電源電流信號采樣直流穩壓電源電路也同樣得到簡化。
同步脈沖發生器采用了傳輸比較高的自激振蕩器，產生約200kHz，占空比50%的矩形脈沖。同步矩形脈沖分別送到兩組變換器的直流穩壓電源電流控制型芯片的同步端子，以實現PWM直流穩壓電源輸出脈沖的前沿同步。由于目前能產生矩形脈沖的自激振蕩器很多，本文不再贅述，須指出的是在直流穩壓電源電路設計時，需要阻抗匹配好，就可達到同步前沿的目的。
本文介紹的雙路直流穩壓電源輸出雙閉環控制DC/DC變換器，經過樣機試制后達到如下技術指標：
輸入直流直流穩壓電源電壓 DC16～40V；
直流穩壓電源輸出直流直流穩壓電源電壓 ±15V/1.5A，最大2A；
負載穩定度 ＋15V0.1%；－15V0.1%；
直流穩壓電源電壓穩定度 ≤0.1%；
交叉調節 0%；
直流穩壓電源輸出紋波直流穩壓電源電壓峰峰值 VP－P≤100mV；
效率 88%；
外形尺寸 60mm×60mm×12.7mm；
功能 具有直流穩壓電源輸出過流、短路、過壓保護功能。
1）我們研制的雙路直流穩壓電源輸出DC/DC變換器，采用200kHz矩形脈沖同步，效率為88％，長期工作直流穩壓電源電路穩定。
2）為了進一步提高效率，功率MOSFET的開關速度必須提高。驅動直流穩壓電源電路須作進一步改進，應選擇高頻等效參數更佳的表貼元器件。
3）由于兩組相同的變換器安裝在外形尺寸較小的外殼中，更應重視PCB最優化設計，注意接地，避免大環路高頻直流穩壓電源電流的擾動以及工藝技術，方能達到更好的效果。
本文介紹的DC/DC變換器，通過樣機試制以及大量的試驗后即將投入使用。
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