高性能隔離啟動電路的製作方法
2023-12-10 06:50:32
專利名稱：高性能隔離啟動電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及電源電路，特別是一種用於DC/DC模塊電源的高性能隔離啟動電路。
背景技術：
在航天領域，作為二次電源變換器的DC/DC模塊電源是各太空飛行器最基礎的部件產品，在太空飛行器上起著至關重要的作用。太空飛行器能源系統主要由一次電源、配電器及二次電源組成。一次電源主要有太陽能電池陣、蓄電池組聯合電源、化學電源、核電源等，二次電源就是DC/DC模塊電源。DC/DC模塊電源的功能是衛星、飛船等各類太空飛行器在地面測試和在軌運行的各階段，將太空飛行器的一次母線電壓變換成星上各分系統及設備所需電壓，提供星上電子設備使用。
無論是國外還是國內DC/DC電源線路的設計，就隔離方式來講可歸結為兩種最基本的形式前置啟動+前置脈寬調製(PWM)控制和後置隔離啟動+後置脈寬調製(PWM)控制。
現有的DC/DC電源設計大多採用前置啟動+前置PWM控制方式，後級以開關形式將採樣比較的誤差信號通過光電耦合器件隔離傳輸到前級脈寬調製(PWM)電路進行脈衝寬度的調節，進而實現整體DC/DC電源穩壓控制。而此類電源產品的最大弱點是抗輻照能力差(實驗證明光電耦合器件即使進行了抗輻照加固其抗輻照總劑量也不會大於2X104Rad(Si))，不適合太空飛行器長壽命應用。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足而提供的一種高性能隔離啟動電路，它採用後置隔離啟動+後置脈寬調製(PWM)控制方式，控制環路簡捷，相位裕度大，元器件用量少，負載瞬態及輸入瞬態特性好。
本發明的目的是這樣實現的一種高性能隔離啟動電路，特點是該電路由變壓器、電容、電阻、二極體、三極體組成，其具體形式為變壓器T1引腳1接電容C4、電阻R5、電容C2一端、輸入VCC；電容C2另一端接電阻R1一端、輸入VSS、接地；電阻R1另一端接電容C1一端、功率管VQ1發射極；功率管VQ1基極接電阻R2、R3一端、二極體VD3引腳2；電阻R3另一端接電阻R5、電容C4另一端；變壓器T1引腳2接電容C1另一端、功率管VQ1集電極；變壓器T1引腳3接電阻R4一端、二極體VD2負極；二極體VD2正極接電容C6、電阻R6一端、二極體VD3引腳1；變壓器T1引腳4接電容C6、電阻R6另一端、接地；變壓器T1引腳5接二極體VD1正極；二極體VD1負極接電容C3一端、輸出+VOUT；變壓器T1引腳6接電容C3另一端、輸出地GND。
本發明與現有技術相比，具有以下有益效果1)、線路簡捷，元器件用量少；2)、輸入電壓適應性強，(可適用於各種太空飛行器母線電壓)；3)、溫度適應性寬(-60℃～+150℃)；4)、電性能良好(完全適應於各類後置PWM集成電路的供電要求)；5)、穩定性強，極適合於厚膜工藝批量生產的要求。
附圖為本發明電路原理圖具體實施方式
現行太空飛行器的輸入母線電壓分為三大類1)、28V(15V～50V)母線系列；
2)、42V(20V～45V)母線系列；3)、100V(70V～130V)母線系列。
本發明可滿足現行太空飛行器的所有輸入母線電壓要求，並可通過改變下列元器件參數值來適應上述三類母線電壓1)、改變變壓器T1各級繞組的匝數；2)、選擇自激斬波功率管VQ1型號(主要是Vc-e擊穿電壓)；3)、改變電容C1、C2、C4、電阻R3、R5參數。
參閱附圖，結合附圖祥述各功能塊元器件組成及作用1)、功能塊1——輸入濾波元器件組成電容C2作用a、濾除一次輸入母線(28V、42V、100V)對電源內部的電壓/電流噪聲；b、濾除電源內部對一次輸入母線和主功率變換器的電壓/電流噪聲，減小交叉調製。
2)、功能塊2——啟動電路元器件組成 電阻R3、R5、電容C4，其中電容C4是啟動加速電容，可以有效減少靜態電流和改善低溫啟動特性。
作用給自激斬波功率管VQ1提供瞬時開啟電流。
3)、功能塊3——自激斬波功率變換元器件組成功率管VQ1、變壓器T1、電容C1，其中電容C1起到緩衝振蕩波形和減小功率管VQ1應力的目的。
作用利於功率管VQ1將輸入直流電壓斬波成高頻方波，同時通過主變壓器T1將能量傳輸到輸出級。
4)、功能塊4——脈寬調整和穩壓元器件組成二極體VD2、VD3、電阻R6、電容C6和主變壓器T1的3～4繞組。
作用利用調解功率管VQ1的導通脈衝寬度來穩定輸出電壓，從而達到輸出穩壓的目的。
5)、功能塊5——啟動和加速啟動元器件組成電容R2、R4、電容C5和主變壓器T1的3～4繞組，其中電容C5是加速電容。
作用周期的啟動功率管VQ1使其導通和截止。
6)、功能塊6——輸出整流濾波元器件組成二極體VD1、電容C3。
作用將主變壓器T1的5～6繞組的交流方波整流濾波成為直流輸出電壓。
本發明的技術指標如表1所示表1
注1為後置PWM集成電路提供工作電壓/電流，不小於1W的輸出功率足夠使用。
注2為了保證後置PWM集成電路正常的啟動和工作，同時為了保證後置PWM集成電路和功率場效應管柵-源電壓滿足一級降額的要求，故確定輸出電壓為10V最好。
注3工作頻率主要是通過改變主變壓器各級繞組的匝數來實現。
權利要求
1.一種高性能隔離啟動電路，其特徵在於電路由變壓器、電容、電阻、二極體、功率管組成，其具體形式為變壓器T1引腳1接電容C4、電阻R5、電容C2一端、輸入VCC；電容C2另一端接電阻R1一端、輸入VSS、接地；電阻R1另一端接電容C1一端、功率管VQ1發射極；功率管VQ1基極接電阻R2、R3一端、二極體VD3引腳2；電阻R3另一端接電阻R5、電容C4另一端；變壓器T1引腳2接電容C1另一端、功率管VQ1集電極；變壓器T1引腳3接電阻R4一端、二極體VD2負極；二極體VD2正極接電容C6、電阻R6一端、二極體VD3引腳1；變壓器T1引腳4接電容C6、電阻R6另一端、接地；變壓器T1引腳5接二極體VD1正極；二極體VD1負極接電容C3一端、輸出+VOUT；變壓器T1引腳6接電容C3另一端、輸出地GND。
全文摘要
本發明公開了一種高性能隔離啟動電路，它採用後置隔離啟動+後置脈寬調製控制方式，線路簡捷，元器件用量少；輸入電壓適應性強，可適用於各種太空飛行器母線電壓；溫度適應性寬(－60℃～+150℃)；電性能良好；穩定性強，極適合於厚膜工藝批量生產的要求。本發明可應用到任何需要隔離啟動的DC/DC電源中，是實現高穩定高性能太空飛行器用厚膜DC/DC模塊電源的保障。
文檔編號H02M3/24GK101083434SQ200710043650
公開日2007年12月5日 申請日期2007年7月11日 優先權日2007年7月11日
發明者王其崗, 榮焱, 王衛國 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五一○研究所